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燃料贮存格架临界计算模型转换方法研究

马健聪 王益祺 刘仕倡 于淼 邵增

马健聪, 王益祺, 刘仕倡, 于淼, 邵增. 燃料贮存格架临界计算模型转换方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 206-213. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0206
引用本文: 马健聪, 王益祺, 刘仕倡, 于淼, 邵增. 燃料贮存格架临界计算模型转换方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 206-213. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0206
Ma Jiancong, Wang Yiqi, Liu Shichang, Yu Miao, Shao Zeng. Research on the Conversion Method of Critical Calculation Model for Fuel Storage Rack[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 206-213. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0206
Citation: Ma Jiancong, Wang Yiqi, Liu Shichang, Yu Miao, Shao Zeng. Research on the Conversion Method of Critical Calculation Model for Fuel Storage Rack[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 206-213. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0206

燃料贮存格架临界计算模型转换方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0206
基金项目: 国家自然科学基金(U2330117;12175067);河北省自然科学基金(A2022502008);北京市科技新星计划资助(20240484596);中央高校基本科研业务费专项资金(2024MS046)
详细信息
    作者简介:

    马健聪(1999—),男,硕士研究生,现主要从事核反应堆物理及蒙特卡罗方法研究,E-mail: ma_jiancong@ncepu.edu.cn

    通讯作者:

    刘仕倡,E-mail: liu-sc@ncepu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Research on the Conversion Method of Critical Calculation Model for Fuel Storage Rack

  • 摘要: 为提高RMC在乏燃料贮存格架临界计算的建模效率和建模准确性、推动自主化蒙卡程序在乏燃料贮存格架临界分析的应用,本文开发了蒙卡程序MONK与RMC的计算输入文件转换程序。针对MONK程序的几何、洞、材料、控制、源等描述卡,基于Python语言开发对应读取程序、程序可读入MONK三维蒙卡程序的卡片式计算输入文件,并生成RMC三维蒙卡程序的输入文件。经过对比,生成的RMC输入文件模型与MONK输入文件模型几何一致、材料一致、源项一致、计算控制条件一致,分别计算转换前与转换后的有效增殖因子(keff),keff在误差允许范围内相同。结果表明,该程序满足乏燃料贮存格架临界计算程序输入卡转换的要求,可以提高乏燃料贮存格架建模效率与准确性,同时验证了RMC应用到乏燃料贮存格架临界计算中的正确性。

     

  • 图  1  移动计算示意图

    (x0,y0) —旋转轴坐标;(Δxy) —被填充几何坐标与填充几何对应xy的坐标差值;α—旋转角度

    Figure  1.  Schematic Diagram of Mobile Computing

    图  2  不同类型PART示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Different Types of PART

    图  3  布尔运算表达实现对应PART的方式

    Figure  3.  Boolean Operation Expression Implements the Corresponding PART

    图  4  PLATE示意图(z为轴向)

    Figure  4.  Schematic Diagram of PLATE (z is axial)

    图  5  GLOBE示意图

    Figure  5.  Schematic Diagram of GLOBE

    图  6  LATTICE示意图

    Figure  6.  Schematic Diagram of LATTICE

    图  7  乏燃料贮存格架一区转换前后两程序几何示意图

    Figure  7.  Geometric Schematic Diagram of the Two Codes before and after the Conversion of the Spent Fuel Storage Rack in Zone 1

    图  8  乏燃料贮存格架一区keff随坠落距离变化趋势图

    Figure  8.  Trend Diagram of keff in Zone 1 as a Function of Falling Distance

    图  9  乏燃料贮存格架二区转换前后两程序几何示意图

    Figure  9.  Geometric Schematic Diagram of the Two Codes before and after the Conversion of the Spent Fuel Storage Rack in Zone 2

    图  10  乏燃料贮存格架二区keff随水密度变化趋势图

    Figure  10.  Trend Diagram of keff in Zone 2 as a Function of Falling Distance

    表  1  MONK与RMC宏体定义方式区别表

    Table  1.   Difference between MONK and RMC Macro Definition Methods

    宏体类型 MONK定义方法 RMC定义方法
    球体 SPHERE X0 Y0 Z0 R SPH X0 Y0 Z0 R
    长方体 BOX Xa Ya Za Xl Yl Zl RPP Xmin Xmax Ymin Ymax Zmin Zmax
    圆柱体 (X/Y/Z)ROD Vx Vy Vz R H RCC Vx Vy Vz hx hy hz R
    圆台 (X/Y/Z)CONE Vx Vy Vz RB RT H TRC Vx Vy Vz hx hy hz RB RT
    圆环体 (X/Y/Z)TORUS Vx Vy Vz RH RR TORUS u v w Vx Vy Vz RH RR
    旋转椭球 (X/Y/Z)REL Vx Vy Vz r H ELL Vx Vy Vz ax ay az r
    圆柱扇体 (X/Y/Z)SEC Vx Vy Vz R1 R2 H T1 T2 SEC Vx Vy Vz hx hy hz R1 R2 T1 T2
    六棱柱 (X/Y/Z)HEX Vx Vy Vz D H RHP Vx Vy Vz hx hy hz s1 s2 s3
    三棱柱 (X/Y/Z)TRI Xa Ya Za L1 L2 H TH1 TH2 WED Xa Ya Za Ax Ay Az Bx By Bz hx hy hz
      注:(X/Y/Z)代表任意轴向;X0 Y0 Z0为宏体中心坐标;R为半径;Xa Ya Za为底面某一顶点坐标;Xl 、Yl 、Zl分别为XYZ方向长度;XminXmaxYminYmaxZminZmax分别为垂直于对应轴的最小最大边界面;Vx Vy Vz 为底面中心坐标;H为轴向高度;hx hy hz为高度向量;RB、RT分别为底面、顶面半径;RH、RR分别为圆环半径、切面圆半径;u v w为圆环方向向量;r为垂直于旋转轴的半轴长度;ax ay az 为椭球体长半轴向量;R1R2分别为内径、外径;T1T2分别为坐标轴与圆柱扇体2个侧面的夹角;D为六棱柱中心到第一个面的距离;s1 s2 s3为六棱柱中心到第一个面的向量;L1、L2分别为三棱柱底面顶点到第一、第二条边的距离;TH1TH2分别为三棱柱底面第一、第二条边相对于轴的角度;Ax Ay AzBx By Bz分别为三棱柱底面顶点到第一、第二条边的向量
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    表  2  乏燃料贮存格架一区转换前后的keff

    Table  2.   keff before and after the Conversion of the Spent Fuel Storage R ack in Zone 1

    坠落
    距离/cm
    MONK keff MONK
    标准差
    RMC keff RMC
    标准差
    keff 3σ
    0 0.64060 0.000300 0.64137 0.000202 0.00077 0.00109
    1 0.64060 0.000300 0.64110 0.000195 0.00050 0.00107
    2 0.64000 0.000300 0.64090 0.000215 0.00090 0.00111
    3 0.63990 0.000300 0.63964 0.000212 −0.00026 0.00110
    5 0.63890 0.000300 0.63936 0.000204 0.00046 0.00109
    7 0.63870 0.000300 0.63877 0.000206 0.00007 0.00109
    10 0.63780 0.000300 0.63861 0.000214 0.00081 0.00111
    15 0.63790 0.000300 0.63755 0.000214 −0.00035 0.00111
    20 0.63730 0.000300 0.63784 0.000219 0.00054 0.00111
    30 0.63730 0.000300 0.63790 0.000199 0.00060 0.00108
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    表  3  乏燃料贮存格架二区转换前后的keff

    Table  3.   keff before and after the Conversion of the Spent Fuel Storage Rack in Zone 2

    水密度/(g·cm−3) MONK keff MONK 标准差 RMC keff RMC 标准差 keff 3σ
    1.0 0.76440 0.000300 0.76439 0.000259 −0.00001 0.00119
    0.9 0.75130 0.000300 0.75157 0.000252 0.00027 0.00118
    0.8 0.73600 0.000300 0.73710 0.000267 0.00110 0.00120
    0.7 0.71840 0.000300 0.71900 0.000249 0.00060 0.00117
    0.6 0.69780 0.000300 0.69750 0.000301 −0.00030 0.00127
    0.5 0.67060 0.000300 0.67031 0.000263 −0.00029 0.00120
    0.4 0.63430 0.000300 0.63536 0.000252 0.00106 0.00118
    0.3 0.58620 0.000300 0.58572 0.000256 −0.00048 0.00118
    0.2 0.51590 0.000300 0.51529 0.000227 −0.00061 0.00113
    0.1 0.41830 0.000300 0.41832 0.000185 0.00002 0.00106
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-21
  • 修回日期:  2024-09-13
  • 刊出日期:  2025-01-06

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