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三维特征线中子学计算程序SHARK用于华龙一号堆芯建模和启动试验验证

王博 赵文博 张宏博 赵晨 陈长 刘琨 张乐瑞 宫兆虎 曾未 李庆

王博, 赵文博, 张宏博, 赵晨, 陈长, 刘琨, 张乐瑞, 宫兆虎, 曾未, 李庆. 三维特征线中子学计算程序SHARK用于华龙一号堆芯建模和启动试验验证[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 42-48. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0042
引用本文: 王博, 赵文博, 张宏博, 赵晨, 陈长, 刘琨, 张乐瑞, 宫兆虎, 曾未, 李庆. 三维特征线中子学计算程序SHARK用于华龙一号堆芯建模和启动试验验证[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 42-48. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0042
Wang Bo, Zhao Wenbo, Zhang Hongbo, Zhao Chen, Chen Zhang, Liu Kun, Zhang Lerui, Gong Zhaohu, Zeng Wei, Li Qing. Validation of HPR1000 Core Modeling and Startup Test with Three-dimensional Characteristic Neutronics Calculation Code SHARK[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 42-48. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0042
Citation: Wang Bo, Zhao Wenbo, Zhang Hongbo, Zhao Chen, Chen Zhang, Liu Kun, Zhang Lerui, Gong Zhaohu, Zeng Wei, Li Qing. Validation of HPR1000 Core Modeling and Startup Test with Three-dimensional Characteristic Neutronics Calculation Code SHARK[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 42-48. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0042

三维特征线中子学计算程序SHARK用于华龙一号堆芯建模和启动试验验证

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0042
基金项目: 国家自然科学基金(12005214);科技部重点研发计划(2022YFB1902300)
详细信息
    作者简介:

    王 博(1992—),男,工程师,博士,现主要从事反应堆物理方面的研究,E-mail: 756958413@qq.com

  • 中图分类号: TL329

Validation of HPR1000 Core Modeling and Startup Test with Three-dimensional Characteristic Neutronics Calculation Code SHARK

  • 摘要: 为验证三维特征线中子学计算程序SHARK在大型压水堆上的准确性和适用性,以华龙一号的启动物理试验对SHARK程序进行验证。华龙一号是我国具有自主知识产权的三代核电压水堆堆型,验证内容包括临界有效增殖系数keff、控制棒积分价值以及组件功率分布。研究结果表明,临界有效增殖系数keff、组件功率分布结果与控制棒积分价值均与实测值符合良好。因此SHARK能够应用于数字化反应堆物理计算,具有良好的计算精度。

     

  • 图  1  子群共振算法示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Subgroup Resonance Algorithm

    图  2  2D/1D耦合方法理论示意图

    Figure  2.  Theoretical Schematic Diagram of 2D/1D Coupling Method

    图  3  华龙一号首循环堆芯装载和可燃毒物棒布置图

    18000—富集度1.8%;24000—富集度为2.4%,不含硼可燃毒物棒;24012—富集度为2.4%,含12根硼可燃毒物棒;24016—富集度为2.4%,含16根硼可燃毒物棒;24020—富集度为2.4%,含20根硼可燃毒物棒;31000—富集度为3.1%,不含硼可燃毒物棒;31008—富集度为3.1%,含8根硼可燃毒物棒;31016—富集度为3.1%,含16根硼可燃毒物棒

    Figure  3.  Layout for the First Cycle and Burnable Poison of HPR1000

    图  4  华龙一号首循环控制棒布置图

    SA、SB、SC—停堆棒组;G1、G2、N1、N2—功率补偿棒组;R—温度调节棒组

    Figure  4.  Layout of Control Rod for the First Cycle of HPR1000

    图  5  围板组件模型

    Figure  5.  Model of Baffle Assembly

    图  6  燃料组件模型

    Figure  6.  Model of Fuel Assembly

    图  7  SHARK堆芯功率分布(BOL、HZP、0Xe、ARO)

    Figure  7.  Core Power Distribution of SHARK (BOL, HZP, 0Xe, ARO)

    图  8  RMC堆芯功率分布(BOL、HZP、0Xe、ARO)

    Figure  8.  Core Power Distribution of RMC (BOL, HZP, 0Xe, ARO)

    图  9  组件功率相对偏差(BOL、HZP、0Xe、ARO)

    Figure  9.  Assembly Power Difference (BOL, HZP, 0Xe, ARO)

    图  10  pin功率相对偏差(BOL、HZP、0Xe、ARO)

    Figure  10.  pin Power Difference (BOL, HZP, 0Xe, ARO)

    图  11  SHARK组件功率分布

    Figure  11.  Assembly Power Distribution of SHARK

    图  12  实测组件功率分布

    Figure  12.  Measured Assembly Power Distribution

    图  13  SHARK与实测值组件功率相对偏差

    Figure  13.  Assembly Power Distribution Difference between SHARK and Measured Value

    表  1  SHARK数值离散计算参数

    Table  1.   SHARK Numerical Discrete Calculation Parameters

    参数 数值
    燃料芯块圈数 2
    燃料栅元中包壳圈数 1
    燃料栅元中冷却剂圈数 1
    周向划分个数 4
    辐角个数 32
    极角个数 6
    特征线宽/cm 0.03
    裂变率收敛限 10−4
    keff收敛限/pcm 1
    径向并行区域分解数 289
    轴向并行区域分解数 18
    能群 45
    平源区数量 51598888
      1pcm=10−5
    下载: 导出CSV

    表  2  临界结果比较

    Table  2.   Comparison of Critical Results

    状态 实测临界硼浓度值/ppm SHARK计算的 keff 偏差/pcm
    ARO 1074.9 0.99843 −157
    RG1in 932.2 0.99681 −319
    Rin 967.7 0.99720 −280
      ppm=μg/g
    下载: 导出CSV

    表  3  控制棒组积分价值结果与偏差比较

    Table  3.   Comparison of Control Rod Worth Results and Relative Deviation

    棒组 实测值/pcm SHARK/pcm 相对偏差/%
    稀释法测R棒(ARO) 1213.9 1236.9 1.89
    稀释法测G1棒(Rin) 403.7 404.6 0.22
    稀释法测SB 1242.6 1244.1 0.12
    换棒法测SA 1029.4 1055.3 2.52
    换棒法测N2 950.8 977.5 2.81
    换棒法测N1 889.7 903.9 1.60
    换棒法测G2 843.7 847.7 0.47
    换棒法测SC 777.1 791.7 1.88
    换棒法测G1 450.6 445.4 −1.15
    下载: 导出CSV
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图(13) / 表(3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-08-13
  • 修回日期:  2024-10-22
  • 刊出日期:  2025-01-06

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