基于内维尔插值的不可分辨共振能区多温度截面生成方法研究

对于具有快中子能谱的核能系统,其共振截面在不可分辨共振能区因受温度效应的影响,无法准确获得该能区内每个能量对应共振峰的截面,在计算不同温度截面时,需考虑采用与可分辨共振能区不同的计算方法。本文在充分调研国内外蒙特卡罗中子输运中的不可分辨共振能区在线核截面生成方法现状基础上,结合了各核素不同温度下概率表的特征,提出使用基于内维尔(Neville)插值的不可分辨共振能区多温度截面生成方法,在保证核截面精度的同时提高了截面生成效率。国际快堆堆芯模型Bigten1及Bigten2等测试结果表明:该方法与基准值的偏差小于10 pcm,证明了方法的准确性与有效性,可用于反应堆多物理耦合计算。

快堆程序SARAX中不可分辨共振区有效自屏截面计算方法研究

在快堆中,238U的不可分辨共振能量区间所在的中子通量密度水平较高,对应能量下截面数据的准确程度直接影响快堆能谱和均匀化截面的计算精度。针对238U不可分辨共振区有效自屏截面计算的问题,对快堆程序系统SARAX中的能谱计算程序TULIP进行了改进。在不可分辨共振能量段,TULIP采用背景截面插值的方法,插值的精度会显著影响最终的计算结果。由于238U在快堆组件中含量比重大,背景截面值小,因此,本文对不可分辨共振能量段238U对插值精度的需求进行了分析比较,通过对比加密238U背景截面插值点前后的反应率计算结果,验证了加密背景截面插值点对改善程序计算精度的有效性,提高了SARAX程序系统在高温条件下计算的准确度。

核数据处理程序NECP-Atlas的开发与验证

本文开发了自主化的核数据处理程序NECP-Atlas,该程序将不同的核数据处理功能封装为不同的程序模块,可将评价核数据经过共振重构及线性化、多普勒展宽计算、不可分辨共振区处理、热中子散射计算、多群截面计算等过程,处理为WIMS-D/E格式多群数据库。采用WLUP(WIMSD library update project)基准题、国际临界安全基准题ICSBEP(international criticality safety benchmark evaluation project)等对NECP-Atlas加工产生的核数据进行验证,结果显示NECP-Atlas和NJOY-2016程序精度相当。

基于MCNP的反应堆建模方法

为了研究不可分辨共振区概率表、自由气体热散射的温度修正、热中子S(α,β)模型对MCNP模拟的反应堆有效增值因子K_(eff)、堆芯能谱以及功率分布的影响,本文提出了一种基于MCNP的反应堆临界模拟方法。使用蒙特卡罗程序MCNP5对某反应堆堆芯及周围结构进行了建模,在此基础上,通过控制MCNP5输入文件中的PHYS卡、TMP卡、MTn卡分别模拟不可分辨共振区概率表、自由气体热散射的温度修正、热中子S(α,β)模型等因素对MCNP5计算的反应堆有效增值因子K_(eff)、堆芯能谱以及功率分布的影响。结果表明,S(α,β)模型对K_(eff)、堆芯能谱以及堆芯功率分布计算均有较大影响,在反应堆堆芯建模时应加以考虑,并且忽略S(α,β)模型的影响将得到非保守的K_(eff)计算结果。此外,自由气体热散射的温度修正对K_(eff)计算也有着不可忽略的影响。