氟盐冷却高温球床堆组件均匀化方法研究
秦威
学位类型博士
导师蔡翔舟
2017
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词熔盐冷却 燃料球 子群 均匀化方法 丹可夫因子
摘要熔盐堆是六种第四代反应堆系统中唯一的液态反应堆,由于其在钍资源利用及核燃料在线处理上的优势受到了广泛的关注。氟盐冷却高温堆(PB-FHR)是基于传统熔盐堆拓展而来的全新概念堆型,结合了熔盐冷却技术和包覆燃料颗粒技术的优点,具有很好的经济性和安全性,有更高的商业可行性。氟盐冷却高温堆是一种新型堆型,其中子学计算主要使用蒙特卡罗方法,计算较为耗时无法满足商用堆设计,因此基于确定论方法的计算研究也需要同步推进。由于PB-FHR堆芯具有典型的双重非均匀性结构,其燃料栅元组件排布不像传统的压水堆的栅格那样排布整齐规律,无论微观上燃料颗粒还是宏观上的燃料球均呈现不规则随机堆积,所以一般的压水堆计算方法在处理这种双重非均匀性问题难以奏效,需要特别予以处理。本论文主要针对PB-FHR燃料组件双重非均匀性特点,开展了基于子群共振方法及丹可夫因子修正的均匀化方法研究。论文主要包括以下内容:首先是共振计算方法的研究。共振计算是栅元组件计算中重要的一环,是连接中子微观数据库与反应堆物理计算的中间桥梁,其计算结果直接决定了组件均匀化计算的精度与效率。本文共振计算部分针对微观燃料核采用子群共振计算方法得到自屏截面。在共振计算之前,首先针对子群共振计算研制了配套的多群截面数据库,该数据库中加入了能群相关的Goldstein-Cohen因子以及子群共振计算所需的子群参数,并验证了子群参数拟合多群截面的精确性。此外,在宏观层次均匀化方法上,引入丹可夫因子修正燃料颗粒的共振截面以处理有限空间内的燃料颗粒之间的屏蔽效应,进而对燃料球问题进行输运求解,并群并区得到燃料球组件的均匀化截面。由于本文燃料球组件的均匀化方法基于丹可夫因子修正,因此需要精确计算燃料球中燃料核的丹可夫因子。本文推导了PB-FHR中燃料丹可夫因子计算方法,并编制了计算程序。同时修改MCNP5统计卡,以校验PB-FHR中基于双区模型的丹可夫理论模型的正确性,并开展了氟盐冷却对丹可夫因子的影响分析及无限增殖因子相关的丹可夫因子敏感性分析。结果表明单个燃料球中燃料颗粒越多,kinf对于丹可夫因子的变化越敏感,精确计算丹可夫因子越重要。最后,为了检验本课题的均匀化方法在截面加工方面的精确性,我们针对燃料球组件计算了无限增殖因子、宏观均匀化截面以及能谱等宏观物理量,与高温气冷堆专用截面加工程序MICROX-2以及通用蒙特卡罗输运程序MCNP5计算结果对比,结果表明基于子群共振方法及丹可夫因子修正的球床堆组件均匀化方法在PB-FHR单组件计算上有着较好的精度,同时相比于蒙特卡罗方法,提高了计算的效率。因此本课题的少群截面均匀化方法可用于PB-FHR的分析,并对PH-FHR中子多输运程序的开发具有一定的借鉴作用。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/27543
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
秦威. 氟盐冷却高温球床堆组件均匀化方法研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2017.
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