反应堆三维耦合燃耗计算关键物理方法研究与应用

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1、中国科学技术大学硕士学位论文掣≯。反应堆三维耦合燃耗计算关键物理方法研究与应用作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：张延云核能科学与工程陈志副教授二。一二年六月二日●11．．j●，l；UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationforMaster’SdegreeResearchandApplicationofKeyPhysicalProblemson3DBurnupMethodAuthor’SNarne：Speciality：Supervisor：FinishedtI

2、me：YanyunZhangNuclearEnergyScienceandEngineeringProf．ChenZhiJune2nd2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：彳虹签字日期：j蛔毒2卅中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论

3、文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。匹么开口保密(——年)作者签名：盈妻■——签字日期：j坌丝二蝉导师签名：逝：兰签字日期：即(t·6·c0摘要燃耗分析在反应堆燃料管理、核燃料的转化增殖和嬗变研究、以及乏燃料后处理等分析中起到关键作用。先进反应堆(聚变裂变混合

4、堆、加速器驱动次临界堆等)的发展对燃耗计算提出了更高的要求。一维、二维的耦合燃耗程序因其几何限制难以计算精确的三维通量分布使三维燃耗计算成为研究重点。本文发展了基于蒙特卡罗(MonteCarlo)方法和指数欧拉方法耦合的三维燃耗计算程序，通过大量校核测试，对比国内外多个三维耦合燃耗程序，找到影响燃耗计算准确性和计算效率的两个关键问题：准确模拟燃耗计算反应截面和燃耗结果核素返回输运计算处理方法。本文深入研究上述两个关键问题：针对燃耗截面的准确修正问题，作者分析内在共振自屏效应，分别采用两种方法解决。其一：通过TRAN驭程序对共振1

5、9屏效应强烈的区域进行截面数据库修正，更新对应燃耗计算的反应截面；其二：采用MC方法计算燃耗区关键核素的反应率，通过反应率反向计算出反应截面用于燃耗计算；针对燃耗结果核素返回输运计算的问题，作者提出了系统处理方案：首先通过输运数据库进行核素筛选，之后通过分析同核异能态核素物理特征并评估其影响，最后计算核素反应率的方法综合判断核素在堆内的重要性。在完成上述两个关键问题的研究后，本文优化了基于MC方法与指数欧拉法耦合的三维燃耗计算程序。本文校核例题采用国际原子能机构(IAEA)发布的加速器驱动次临界堆(ADS)基准例题和经济发展与合

6、作组织核能机构(OECD／NEA)发布的ADS基准例题，验证了优化方法与程序的正确性。最后，应用优化燃耗程序对FDS团队自主设计的聚变驱动次临界快裂变包层FFB燃耗方案做计算分析，通过实际应用验证了研究结论的有效性。关键词：三维燃耗核素返回截面修正+本论文工作得到中科院知识创新工程重要方向项目(编号：kJCX2一YW-N37与KJCX2．YW-N35)和国家19然科学基金重大研究计划重点支持项目(编号：91026004)的资助。ABSTRACTBurnupanalysisplaysakeyroleinfuelmanagement

7、，breeding，transmutationandpost-processinginnuclearreactor．Thedevelopmentofadvancedreactors(FDS／ADS)requiresfortheaccuracyofthecoupledcalculation．Burnupcodesbasedonone_dimensionalandtwo—dimensionaltransportmethodhavedifficultiesingetingtheaccuracyneutronfluxes．So，athr

8、ee．dimensionalburnupanalysiscodebasedonMonteCarlomethodandExponentialEulermethodhasbeendevelopedbyFDSteam．Byadoptingthebenchmarktes