基于抽样方法的特征值不确定度分析

核数据是反应堆物理计算的基础数据,研究其不确定度对反应堆物理计算引入的不确定度,对提高反应堆的安全性和经济性具有重要意义。本文基于抽样理论研究了反应堆物理计算不确定度分析的方法,研发了不确定度分析程序UNICORN。基于ENDF/B-Ⅶ.1评价数据库,使用NJOY程序开发了多群协方差数据库。采用UNICORN程序和多群协方差数据库对三哩岛燃料棒和基准题RB31的k∞进行了不确定度分析,得到核数据库中各分反应道截面的不确定度对k∞造成的不确定度。结果表明:238 U(n,γ)截面对三哩岛燃料棒k∞造成的不确定度最大,相对不确定度达0.4%左右;协方差数据库的不同来源会对不确定度分析结果造成一定影响。

CAP1400数值反应堆系统关键技术研究及示范应用

本文系统介绍了"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"国家科技重大专项课题"CAP1400数值反应堆关键技术研究"的主要研究成果。课题首先分别开发了基于确定论方法和蒙特卡罗方法的高保真堆芯物理计算程序,然后开发了pin-by-pin先进子通道分析程序和基于精细网格的燃料棒性能分析程序,以此为基础建立了物理-热工-燃料性能多物理耦合的CAP1400数值反应堆系统。利用国际基准题VERA、AP1000启动物理实验参数对数值反应堆系统进行了验证和确认,并进一步实现了CAP1400大型先进压水堆的启动物理参数、循环模拟分析和部分功率能力分析的示范应用。数值结果表明,所开发的数值反应堆关键分析软件具有很高的计算精度,可直接服务于CAP1400的设计验证、物理启动和运行支持。

核数据敏感性与不确定性分析及其在目标精度评估中的应用

核数据作为反应堆物理计算不确定性的重要来源,量化由核数据引入的不确定性,是反应堆不确定性分析的重要内容。另一方面,降低核数据的不确定性,有利于提高反应堆计算结果的可靠性,对于反应堆的经济性和安全性的提升有重要意义。基于敏感性与不确定性分析的目标精度评估,是给出核数据精度要求,从而降低计算结果不确定性的重要途径。本文提出了两步法的敏感性计算策略,针对快堆基准题BN-600,进行了有效增殖因数的敏感性分析,并量化了其不确定性的主要来源。通过建立目标精度评估问题对应的优化问题数学模型,采用差分进化算法,给出了有效增殖因数的目标精度为0.3%时核数据应达到的不确定性要求。

基于深度卷积神经网络的堆芯换料方案性能评价研究

为精确高效地评价堆芯换料方案的性能,本文基于深度卷积神经网络算法提出了一种换料方案——堆芯关键参数预测方法。该预测方法引入Inception-ResNet的卷积网络结构以提高网络深度和学习效率,通过学习基于换料经验生成的大量堆芯换料方案,拟合得到换料方案与堆芯关键参数之间的映射关系。针对某二代改进型机组的实验结果表明,该预测方法对测试集中堆芯换料方案的临界硼浓度的平均预测误差为0.86 ppm,功率峰因子与核焓升因子平均相对误差分别为0.54%与0.38%,平均每个换料方案关键参数预测用时0.0005 s左右。上述结果表明本文提出的预测方法具有较好的泛化能力和较高的可靠性,为换料方案优化提供了一种快速评价的方法。

基于三维变分和神经网络算法的压水堆堆芯燃耗分布数据同化方法研究

由于数值计算建立的物理模型与真实堆芯之间不可避免的差异性,堆芯功率分布计算值与实测值之间将存在一定误差,最终使得堆芯燃耗分布的计算值与真实值之间存在误差,从而影响堆芯的经济性和安全性。为了减小堆芯燃耗分布计算值与真实值之间的差异,本文采用三维变分算法和神经网络算法,利用堆芯功率分布的实测值,建立了堆芯燃耗分布的数据同化模型。其中,神经网络算法用于构造堆芯燃耗分布和功率分布之间的复杂函数关系,三维变分算法用于对燃耗分布进行同化计算,最终得到更高精度的堆芯燃耗分布。将本文提出的燃耗分布同化模型用于我国某商用压水堆,数值结果表明:通过堆芯燃耗分布的数据同化,可以显著地降低堆芯燃耗分布计算值与实测值之间的误差,表征为功率分布相对误差的最大值从9.53%降到5.11%。因此,本研究为获得更加精确的堆芯燃耗分布提供了重要的技术手段,能够进一步保障压水堆的经济性和安全性。

浅谈初中化学实验教学创新

化学是一门以实验为基础的学科，它通过教师演示实验或组织学生亲手实验操作，把书本知识由抽象变成具体，由无形变为有形，使学生参与获取多方面知识，巩固学习成果，培养学生的各种能力。《化学课程标准》倡导发挥学科自身的优势，将科学探究作为课程改革的突破口，

浅谈初中化学教学中学生创新能力的培养

中学阶段是学生思维能力与思维品质形成的关键阶段。中学基础教育中尤其是理科教学在培养学生创新能力上显得尤其重要。中学化学教学中的创新教育不是去开拓和创新未知的知识和知识体系，而是创设一定条件和氛围，引导、启发学生去模拟、探究原科学家的实践活动过程，发现“新”现象，通过联想、判断、推理和综合分析．归纳出物质呈现如此现象的本质和规律，提高学生解决问题和分析问题的能力。这就是中学化学教学中的创新能力教育。

基于动态氙条件的单点校刻技术研究及应用

核电厂在换料大修后的升功率期间会在指定功率水平实施堆外功率量程探测器(简称堆外探测器)校刻试验,以指示准确的堆芯功率水平和轴向功率偏差。本文提出了在动态氙条件下进行堆外探测器校刻的方法,基于动态氙条件单次堆芯通量测量试验,结合堆芯物理分析程序SPARK提供的动态氙理论库,进行堆芯功率重构,然后采用单点校刻方式完成堆外探测器校刻;整个过程无需长时间等待堆芯达到氙平衡状态,具有较高的经济效益。采用田湾核电站5号机组第2次大修升功率期间的实测数据对该方法进行验证,功率水平误差全部在±1.0%以内,轴向功率偏差的误差全部在±0.5%以内。验证结果表明,本文提出的动态氙条件下单点校刻方法能够在达到指定功率水平2 h后即完成堆外探测器校刻任务,且校刻系数具有较高的计算精度。

基于Bamboo-C软件的M310机组动态氙通量测量方法研究及工程应用

为优化M310机组现行技术要求的在升功率达到指定功率水平后等待24 h再实施堆芯测量试验的时间,进一步提升压水堆核电厂的经济性,本文基于西安交通大学自主研发的先进压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C,研发了动态氙条件下实施堆芯通量测量的新方法。通过动态氙通量测量数据预测平衡氙条件下堆芯功率分布实测值,并在田湾核电站5号机大修中进行了工程应用验证。验证结果表明,本文提出的动态氙通量测量方法可以将指定功率水平下的氙平衡等待时间缩短至2 h,且对堆芯关键物理量具有很高的预测精度。

压水堆堆外核仪表系统单点校刻法研究及应用

压水堆堆外探测器用于实时指示堆芯的功率水平以及轴向功率偏差,需要定期校刻保证指示精度,一般采用多点校刻的方式,多次移动控制棒及通量图测量,极大地影响了核电厂的经济性和安全性。因此,本研究提出了堆外核仪表系统的单点校刻法,将理论计算与实测数据结合,引入轴向功率偏移修正量和堆外探测器灵敏度系数,并利用堆芯分析软件模拟控制棒移动,最后确定堆外探测器的校刻系数。基于该单点校刻法,在压水堆堆芯分析程序SPARK中完成了功能开发,并采用M310机组多循环的实测数据完成了单点校刻法在工程应用中的验证。验证结果表明,本文提出的单点校刻法具有较高的校刻精度,与实测值对比,功率水平和轴向功率偏差的误差平均值分别为0.31%和0.16%。因此,该单点校刻法能够准确确定堆外探测器校刻系数,且能节省校刻时间,无需控制棒移动,有助于提升核电厂经济性和安全性,具有工程应用及推广价值。

基于实测数据融合的堆芯物理模型反演优化方法及工业验证研究

由于堆芯运行过程中的组件辐照生长、冷却剂高速冲击等因素,燃料组件不可避免地会出现弯曲现象。但机组运行期间无法直接测量燃料组件弯曲状态,导致数值模拟采用的堆芯物理模型与真实堆芯状态之间存在差异,直观上表现为堆芯功率分布的计算值与实测值存在显著误差。为了提高数值模拟精度,本文开展了基于实测数据融合的堆芯物理模型反演优化方法研究:采用人工神经网络算法,通过大量样本训练建立堆芯物理模型与实测数据物理场之间的显式函数关系;基于三维变分算法和实测数据物理场,建立物理模型反演优化代价函数,通过实测数据反演优化得到与真实状态更为接近的堆芯物理模型。为了实现方法验证,本文利用国内某商用压水堆核电厂的功率分布实测数据对堆芯燃料组件弯曲实现了反演优化。数值结果表明:采用反演优化得到的堆芯物理模型,可将堆芯功率分布计算误差的最大值由13.4%降至7.7%,显著提升了堆芯数值模拟结果的精度。因此,本文提出的基于实测数据融合的堆芯物理模型反演优化方法能够显著提高堆芯数值模拟的精度,在核反应堆数字孪生技术研发中具有重要的应用价值。

压水堆燃料管理软件Bamboo-C研发及工业确认

基于经典的“两步法”压水堆计算流程,采用目前最先进的核反应堆物理计算方法,研发了先进的压水堆燃料管理软件Bamboo-C。Bamboo-C软件主要由3个功能程序(LOCUST、SPARK、LtoS)组成,LOCUST为二维组件非均匀及等效均匀化计算程序,SPARK为三维堆芯稳态/瞬态分析程序,LOCUST和SPARK程序之间通过组件均匀化参数函数化程序LtoS链接。Bamboo-C软件具备完善的压水堆燃料管理与核设计必备的分析功能,主要包括:启动物理试验、动力学参数计算、控制棒微积分价值、功率运行跟踪等。最后,基于我国自主研发的CNP300、CNP650和CNP1000堆型的运行数据,完成了Bamboo-C软件的工业确认工作。结果表明,采用Bamboo-C软件获得的临界硼浓度、温度系数、控制棒价值以及功率分布等堆芯关键参数的计算值与实测值之间的误差均满足工业限值的要求。

高保真数值核反应堆不确定度量化方法研究进展

基于高保真模型和方法的数值反应堆具有高精度和高分辨率的特点,但核数据等参数固有的不确定度将严重影响其分析结果的不确定度。本文在综述国内外数值反应堆及其不确定度量化研究进展的基础上,重点介绍了西安交通大学核工程计算物理(NECP)实验室近年来在基于一步法的高保真数值反应堆程序NECP-X的研发与验证、核数据协方差数据库制作、基于确定论和抽样方法的不确定度传递方法研究及程序开发、核数据(包括截面、瞬发裂变谱、散射角分布等)的不确定度传递以及时空瞬态计算中的不确定度量化等方面的研究进展,提出了COST先进抽样方法,并首次基于高保真数值反应堆程序量化了各类核参数的协方差在堆芯稳态和瞬态分析中的不确定度传递,对于数值反应堆的工程应用具有重要意义。

基于源项展开法的瞬态多群精细功率重构研究

研究了压水堆瞬态多群精细功率重构的计算方法,从瞬态固定源方程出发,将瞬态固定源项表示成双二次勒让德多项式的形式,通过全堆的迭代求解实现精细功率重构。将该方法应用于堆芯物理程序SPARK中,并采用TWIGL瞬态基准题验证瞬态多群精细功率重构的准确性。数值结果表明,本文提出的压水堆瞬态多群精细功率重构方法具有很高的计算精度。

压水堆燃料组件轴向格架的中子学影响研究

基于先进压水堆燃料管理软件Bamboo-C,分别提出了轴向格架非均匀建模方法和均匀建模方法。采用轴向格架的2种不同建模方法,对福清核电厂M310堆型的燃料组件进行建模分析,通过与堆芯实测数据进行对比,检验2种不同建模方法对临界硼浓度、轴向功率分布及轴向功率偏移的影响。数值结果表明,压水堆燃料组件轴向非均匀建模方法能够显著提高堆芯关键物理参数的计算精度。

基于Bamboo-C软件的压水堆^(10)B丰度计算方法研究

在压水堆功率运行过程中,由于燃耗效应和硼化效应的原因,一回路硼酸溶液中^(10)B的丰度会随时间不断地发生变化,而核电厂又无法提供^(10)B丰度的实时测量值,从而导致核设计程序对临界硼浓度的计算值在循环中期低于实测值。因此,为了降低堆芯一回路临界硼浓度计算值与实测值之间的偏差,本文基于西安交通大学核工程计算物理实验室(NECP)自主研发的Bamboo-C软件给出了^(10)B丰度的计算方法,该方法能够同时考虑燃耗效应和硼化效应对临界硼浓度的影响。采用本文^(10)B丰度计算方法,对福清核电厂M310机组功率运行历史进行跟踪模拟,并且将一回路临界硼浓度和^(10)B丰度的计算值与实测值进行对比验证。验证结果表明,本文^(10)B丰度计算方法能够改善堆芯临界硼浓度的数值计算结果,具备工业应用的条件。