数字化反应堆高保真中子学程序SHARK研发

SHARK程序是由中国核动力研究设计院新近研发的基于全堆芯确定论非均匀输运理论体系的数字化反应堆软件。该软件从多群数据库的截面与共振数据出发,采用改进子群方法刻画有效共振截面的复杂非均匀效应,采用二维/一维或准三维特征线方法开展堆芯层面非均匀输运计算。目前该程序的定态微观问题计算能力已建立完毕。数值结果显示,SHARK程序对于商用压水堆相关基准问题具有良好的计算精度和效率。

基于非均匀谱修正方法的熔盐堆少群截面计算

针对熔盐堆高泄漏及强异质性特点,基于特征线方法(MOC)的全堆输运计算适用于熔盐堆临界计算。为权衡计算效率及精度,提出非均匀谱修正(nSM)方法为MOC全堆计算提供少群截面。该方法是一种嵌入式泄漏修正方法,即利用少群MOC全堆计算反馈的泄漏参数进行多群能谱计算,然后在线更新全堆计算的少群截面。针对熔盐实验堆(MSRE)二维全堆基准题,与蒙卡程序OpenMC连续能量计算结果对比,非均匀谱修正方法计算的k_(eff)偏差小于0.25%,全堆最大裂变率偏差为2.6%,位于相对裂变率仅0.04的堆容器节块,其计算结果明显优于使用组件计算能谱并群截面方案结果。计算分析表明,引入近似的非均匀谱修正方法具有较好精度,且能显著提高计算效率,是一种能为熔盐堆MOC全堆计算提供少群截面的可行方法。

基于大规模并行计算的2D/1D耦合三维全堆输运程序Tiger-3D

2D/1D耦合方法求解三维输运方程具有快速、精确的优点;通常的2D/1D耦合方法利用轴向和角度方面的并行度,不能进行大规模并行计算。本研究在三维粗网有限差分(CMFD)框架下,径向采用区域分解并行的矩阵特征线方法(MOC),轴向采用扩散有限差分,综合利用2D/1D耦合方法径向和轴向的并行度,基于消息传递接口(MPI)实现大规模的并行计算,编写了Tiger-3D程序。数值验证表明,Tiger-3D程序具有良好的计算精度和较高的计算效率。

基于模块化特征线方法的二维/一维耦合输运程序开发

随着各种新堆型的提出,全堆芯非均匀计算的需求也日益迫切。基于需求和可行性的考虑,提出了二维/一维(2D/1D)耦合方法求解三维(3D)非均匀问题,国际上已经开发出许多这样的程序。本文基于模块化特征线方法开发了2D/1D耦合程序—MOCHA_2D1D,2D耦合程序计算采用模块化特征线方法,1D耦合程序计算采用Sn差分方法。经过验证,程序计算精度符合反应堆物理计算要求。