用于ORIGEN-S程序计算结果的数据处理优化研究

作为ORIGEN-2程序的升级版,ORIGEN-S程序被广泛应用于反应堆点燃耗与放射性衰变的计算。ORIGEN-S运算效率高,但运算结果的数据处理却较为繁琐,有用数据的提取与结果的整合均需要大量的人工操作。针对这一不足,开发了基于MATLAB平台的ORIGEN-S输出文件的数据处理优化程序—OSDO。计算结果表明,在相同的计算环境下,使用OSDO进行数据处理的时间仅为传统处理数据所需时间的1/70,此外,本文的研究成果也可以扩展到其他以文本文件为输出文件的程序数据处理当中。

大肠杆菌-枯草杆菌穿梭质粒载体pSUGV4的构建

作者用ＤＮＡ重组技术，构建了大肠杆菌－枯草杆菌穿梭质粒载体ｐＳＵＧＶ４，它是以大肠杆菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）质粒载体ｐＵＣ１８为骨架，与来自穿梭质粒表达载体ｐＲＥＰ９含有革兰氏阳性菌复制起点（ｏｒｉ＋）和卡那霉素抗性（ｋａｎｒ）基因片段重组而成．上述穿梭质粒载体可用于在大肠杆菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）和枯草杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）中进行基因克隆工作．

Cosine软件包组件参数程序Coslatc燃耗功能的验证

Cosine软件包组件程序Coslatc中的燃耗计算是反应堆组件参数计算的重要功能之一,Coslatc的计算精度很大程度上影响了堆芯物理的计算结果。通过对单栅元到组件的模型进行计算,将Coslatc的计算结果与国际基准题以及基于ORIGEN-S的SCALE程序中的TRITON模块计算结果进行对比进行数值验算。通过计算结果表明,Cosine软件包组件程序Coslatc具有单栅元到组件再推广到堆芯的计算能力,其燃耗计算精度基本和SCALE程序中的TRITON模块计算结果相当。

压水堆燃料组件内放射性源项计算与分析

反应堆堆芯中核燃料发生裂变时,产生了大量的放射性物质,给核电厂环境保护带来了挑战。燃料组件内的放射性源项是反应堆冷却剂放射性源项屏蔽设计、事故源项分析和放射性后果评估的基础。本文针对压水堆开展燃料组件内放射性源项的计算研究,采用ORIGEN-S程序,建立合适的计算方法,研究不同燃耗下燃料组件内源项计算结果的差异,并对比分析了不同版本的ENDF/B截面库对计算结果产生的影响,为压水堆燃料组件内放射性源项的计算提供参考。

用于燃耗计算的三维MCCOOR程序系统

介绍了由标准程序MCNP、COUPLE、ORIGEN-S组成的耦合程序系统MCCOOR的结构和功能,用VVER等轻水堆栅元和燃料组件的多个Benchmark模型进行了检验。本文列举了在VVER-1000带可燃毒物Gd的燃料组件Benchmark模型上,分别用UO2和MOX燃料的检验结果。所有检验结果表明:MCCOOR的反应性和核素成分的计算结果与Benchmark的结果在误差范围内一致。

基于不同数据库的反应堆堆芯源项计算分析

堆芯内的核燃料在裂变过程中产生大量的放射性物质,ORIGEN-S可以采用多种数据库计算堆芯内放射性物质的积累和衰变,如Card-image数据库、二进制数据库以及ORIGEN-ARP通过插值产生的ORIGEN-S截面数据库。详细介绍了各数据库的基本情况,并采用Card-image数据库和ORIGENARP数据库,对比计算了反应堆堆芯放射性核素的活度,分析了典型核素的放射性活度随燃耗的变化。计算结果表明:不同数据库对各种核素的放射性活度计算产生了不同的影响,与Card-image库相比,采用ARP插值生成的数据库计算的小部分核素放射性活度偏大,而核素134 Cs、136 Cs放射性活度小15%左右。随着燃耗的加深,ORIGEN-S采用不同数据库计算的核素放射性活度差值逐渐增大,但核素放射性活度的比值随燃耗的增大呈现不同的变化规律。

可燃毒物组件中次锕系核素嬗变研究

随着核电的快速发展,核电站卸载的乏燃料越来越多。为了解决这个问题,国际上提出的处置方法是嬗变,但是MA嬗变的难点是嬗变堆型的选取和如何提高嬗变率。由于压水堆(PWR)是国内外最成熟的堆型和商业运行的主要堆型,也是现阶段最具有可能进行MA嬗变的堆型。于是研究了在压水堆可燃毒物组件中添加MA并利用ORIGEN-S程序进行嬗变计算。通过研究MA嬗变棒的设计、添加位置和添加量等对压水堆堆芯的影响,初步探索出压水堆MA嬗变的设计方案,为我国现阶段进行压水堆MA嬗变奠定了基础。

核电厂堆芯衰变热计算及影响因素分析

针对压水堆核电厂,采用ORIGEN-S程序分析燃料富集度、功率水平、燃耗深度、时间步长对堆芯衰变热计算的影响程度。结果表明,采用燃耗包络法计算衰变热时,燃耗在1 000~6 000（MW·d）/tU之间的取值应加密,辐照时间步长对衰变热影响不大,衰变时间步长对衰变热包络值的确定具有较大影响,总衰变热随着比功率的增大而增大,随富集度变化无明显规律性。

聚变-裂变混合堆程序开发及验证

针对聚变-裂变混合堆设计研究中原有燃耗计算程序MONK9A耗时长等问题,利用MCNP和SCALE5.1程序包中的Origen-s程序开发出1套可用于先进反应堆设计的燃耗耦合程序MOCouple-s。选取了压水堆燃耗基准题、ADS基准题对MOCouple-s程序进行了验证,结果表明,MOCouple-s程序关于反应性和核素成分的计算结果与实验测量结果和其他程序的计算结果符合良好,且在某些计算结果、参数设置、自动化执行等方面优于国内外类似程序。利用MOCouple-s程序对MONK9A程序在混合堆燃耗计算上的适用性进行了验证,结果差别不大,证明MONK9A程序用于混合堆初步研究设计得到的燃耗计算结果是可靠的。

压水堆燃耗库的开发与验证

基于最新发布的评价数据库ENDF/B-Ⅷ.0、FENDL-3.1D和EAF-2010开发了一个压水堆(PWR)用燃耗库BURN.SNERLIB,用于ORIGEN-S程序。此数据库由三部分组成:衰变数据、裂变产额数据和截面数据,其格式与ORIGEN-S自带压水堆数据库的格式保持一致。衰变数据选取MF=8文档中的MT=457反应数据进行加工;裂变产额数据共考虑了30种可裂变锕系核素,由特定入射能量下MT=454和MT=459反应数据加工得到;截面数据采用三群结构,首先基于典型压水堆燃料棒栅元在指定燃耗深度下的输运计算获得燃料区域内逐点中子能谱,以此逐点中子谱为权重谱通过NJOY程序将ENDF/B-Ⅷ.0等评价库中的连续截面制作成精细群截面,对精细群截面进行并群计算生成三群截面。利用OECD/NEA公布的压水堆基准题进行了验证,验证了此方法加工ORIGEN-S燃耗库的正确性。分析结果表明,对于某些燃耗计算重要核素,如238Pu等,基于最新评价库开发的数据库比自带库的计算结果更接近于实验值,提升了ORIGEN-S的计算精度。

不同算法的复杂燃耗链求解对比分析

复杂燃耗链的求解在许多方面都有重要的应用。ORIGEN-S程序是广泛使用的复杂燃耗链求解工具,本文将介绍其基本原理,并通过导出ORIGEN-S随燃耗变化的燃耗矩阵,使用切比雪夫有理近似的方法进行求解,对比不同算法在复杂燃耗链求解中的差异。结果证明,对于大部分核素,2种算法的偏差非常小,但由于ORIGEN-S假设长半衰期核素生成的短半衰期核素处于平衡状态,使得部分核素浓度的计数结果偏于保守,随着燃耗的加深这种偏差逐渐减小。