颗粒可燃毒物空间自屏效应分析研究

可燃毒物被布置于反应堆堆芯中以控制堆芯剩余反应性,颗粒可燃毒物由于空间自屏效应而具有区别于常规均匀弥散可燃毒物的特性,同时颗粒可燃毒物可以增加可燃毒物的使用自由度,通过调整可燃毒物类型、可燃毒物颗粒尺寸以及可燃毒物体积份额以实现堆芯反应性的长期和平稳控制。本文重点研究颗粒可燃毒物的颗粒尺寸对系统反应性以及颗粒内有效核素核子密度变化规律的影响,并解释颗粒可燃毒物由于空间自屏效应而产生的"洋葱"效应,同时对比分析了多种常见可燃毒物不同颗粒尺寸下的中子学规律,对颗粒可燃毒物用于堆芯反应性控制具有重要的指导意义。

能精确处理空间自屏效应的共振伪核素子群方法

鉴于传统的Bondarenko迭代方法(BIM)处理共振干涉效应时会引入较大的误差,国际上发展了共振干涉因子方法(RIFM)和非均匀共振伪核素方法(HPRIM),但二者都只能通过考虑共振干涉效应给出较精确的燃料棒平均有效自屏截面,而不能精确考虑空间自屏效应而无法给出精确的空间相关的有效自屏截面。针对该问题,提出了共振伪核素子群方法(PRNSM)。该方法通过在线制作共振伪核素的共振截面表考虑共振干涉效应;通过拟合方法得到共振伪核素及其组成共振核素的子群参数;通过求解共振伪核素的子群固定源问题得到子群通量并用于归并组成共振核素的子群截面得到空间相关的有效自屏截面。大量的数值结果表明,对于不同富集度UO2燃料问题,PRNSM可精确给出棒平均有效自屏截面和空间相关的有效自屏截面。

TOPAZ-Ⅱ反应堆慢化剂正温度效应研究

TOPAZ-Ⅱ空间核反应堆电源采用热离子静态热电转换方式,系统输出电功率为5 kW,寿命可达3 a,是当前可迅速工程化的最先进的空间核电源系统之一。然而TOPAZ-Ⅱ反应堆的慢化剂温度系数是一个较大的正值,并导致了全堆的温度系数也是正值,这对反应性控制系统的可靠性提出了很高要求,因而有必要对其产生的机理进行详细的研究。采用MCNP程序构建了TOPAZ-Ⅱ反应堆堆芯三维精确几何模型,从中子能谱的变化、中子平衡关系的变化以及中子循环因子的变化3个方面详细分析了TOPAZ-Ⅱ反应堆慢化剂正温度效应产生的原因。通过设计验证算例验证了分析的正确性,并找到了可减小慢化剂正温度效应的方法,为未来热离子反应堆的优化设计提供了一个指导方向。

处理板状双重非均匀性系统的方法研究

针对弥散颗粒空间自屏效应产生的双重非均匀性,需对处理板状双重非均匀性系统的方法进行研究。本文通过对给定算例的计算,研究了DRAGON程序的Hebert和Sanchez-Pomraning双重非均匀性模型、环形RPT方法、IRPT方法和杂交RPT方法、基于颗粒直径的反应性等效物理转换(DRPT)方法处理板状双重非均匀性系统的能力,并与弥散模型参考值进行对比,结果表明:使用DRAGON程序的Hebert和Sanchez-Pomraning双重非均匀性模型可能会带来较大的计算误差,具有一定的局限性;IRPT方法和杂交RPT方法在燃耗计算过程中也存在一定的计算偏差;但是,本文提出的基于颗粒直径的反应性物理等效转换方法对于板状非均匀性系统的处理具有良好的计算精度,其操作简单、效果更好且适用范围广。

均匀化模型对CFETR氦冷包层中子学影响研究

在CFETR氦冷固态包层及球床结构的最新概念设计方案中,基于均匀化模型、仅球床均匀化模型与高保真模型分别进行了中子学计算分析。研究了结构均匀化及球床空间自屏效应对包层中子学影响以及小球尺寸对氚增殖比的影响。结果表明,(1)结构均匀化模型对氦冷包层中子学影响较小;(2)随着小球直径的减少,球床空间自屏效应堆氚增殖比的影响逐渐降低;(3)氦冷包层真实尺寸下的小球产生的空间自屏效应较低,可忽略不计。

新堆多普勒发热点有效查找方法探究

利用原子核的液滴模型和多普勒效应、空间自屏效应等基本原理,对多普勒发热点的机理和过程进行分析和推论,并探讨温度计选择、测量通道选择和慢化剂温度系数等对多普勒发热点查找工作的影响,以及对如何准确地在新建压水堆中查找出多普勒发热点提出一些见解,供同行相互交流使用。