中子平衡节块离散纵标法及CMFD加速技术研究

本文基于横向积分离散纵标方程,解析得到横向积分通量中出射通量与入射通量的关系,并根据类似于扩散方程节块展开法的输运节块中子平衡方程形式,得到了一种高效的节块离散纵标法数值迭代策略。数值结果表明,本文提出的方法可行且数值结果正确。此外,粗网有限差分(CMFD)加速技术在节块离散纵标法中也取得了非常好的应用效果。

非结构网格变分节块法在氦氙冷却小型反应堆中的应用

先进小型反应堆设计方案具有复杂的几何结构和较强的中子泄漏特征。为更准确地对复杂几何的先进小型反应堆设计的中子学特性进行分析,本研究提出了一种基于离散纵标(S_(N))的非结构网格变分节块法(UVNM-S_(N))。UVNM-S_(N)从二阶偶对称输运方程的泛函形式出发,在空间上采用任意三角形非结构网格以及坐标变换技术,角度上则采用S_(N)将原方程进行解耦;选取了氦氙(He-Xe)冷却小型反应堆SIMONS作为分析对象,验证了UVNM-S_(N)在实际应用对象中的性能。计算结果表明,UVNM-S_(N)在复杂几何的非均匀问题中具有良好的几何适应性以及计算精度,可为先进反应堆数值模拟提供新的计算思路。

SARAX程序在复杂非结构几何堆芯计算中的应用研究

随着反应堆堆芯设计的复杂化,给堆芯物理的建模计算带来了一定的挑战。针对复杂几何堆芯的精细建模计算,采用基于任意三棱柱网格的离散纵标节块法,通过构造实体几何的方式,实现了复杂非结构几何堆芯的准确建模以及非结构网格的生成,同时由于非结构网格计算量大,采用了块雅各比的并行算法以减少堆芯输运计算时间。将SARAX程序用于空间反应堆和热管堆的计算中,特征值和堆芯径向功率分布结果与多群蒙特卡罗的计算结果吻合良好,特征值的计算偏差小于3.00×10^(-3),径向功率分布的相对偏差小于1.5%,表明SARAX程序在复杂非结构几何堆芯计算中具有较高的精度。

一种通过边界注量率耦合的MOC和S_(N)二维耦合中子输运方法

当使用特征线方法(MOC)计算堆外探测器或某些特殊的重水慢化轻水冷却的实验堆时,因其活性区外部结构材料或慢化剂区域过大,密集的特征线会导致计算资源大量浪费。为解决这一问题,提出了一种新的基于MOC和离散纵标(S_(N))节块法的耦合输运方法,并在数值反应堆物理计算程序NECP-X中实现。该方法将计算区域划分为MOC域(包括活性区等复杂结构区域)和S_(N)域(包括慢化剂和反射层等简单结构区域),然后对2个区域的网格进行混合扫描,通过区域交界面的角注量率进行耦合;同时提出了一些可行的方法来减缓耦合边界角注量率带来的误差。最后通过二维C5G7基准题和全堆芯问题的测试来验证耦合方法的计算效果,数值结果表明该方法具有良好的计算效率和精度。