基于动力学原理的cosFlow软件主泵模块研发及验证

cosFlow软件是国家电投集团科学技术研究院有限公司核电软件技术中心自主研发的堆芯设计和安全分析一体化软件包COSINE中的热工水力与安全分析软件。主泵是cosFlow软件中用于压水堆核电厂主回路分析的重要设备。本文介绍了基于动力学原理的主泵模型,该模型采用惯量方程计算泵的角速度,采用泵的特性曲线得到泵的扬程值。本文搭建了泵的简单算例和全失流事故算例,利用COSINE主泵模型和参考程序RELAP计算结果对比,两者计算结果趋势一致,吻合较好;结果表明:COSINE主泵模型能正确模拟主泵,COSINE主泵模型能够很好的进行核电厂设计和安全分析。

蒙特卡罗粒子输运程序cosRMC的深穿透屏蔽计算研究

在核设施的屏蔽计算中,大屏蔽空间的深穿透问题一直是蒙特卡罗程序工程应用的难点之一。本文基于美国NRC发布的NUREG/CR-6115 PWR注量率计算基准题,采用cosRMC参考进行精细建模,并与参考程序的结果进行比较。计算过程中,通过设置栅元重要性来减小方差,提高计算效率。计算结果表明,cosRMC与参考程序在不同穿透深度上的中子通量密度和光子通量密度的相对偏差在±3倍的蒙特卡罗统计误差之内,符合良好,验证了cosRMC在屏蔽计算以及深穿透问题中的正确性。本文还比较了不同电子处理方法对光子通量密度的影响,结果表明,不考虑电子时光子通量密度至少被低估了6%左右,同时cosRMC程序电子处理的厚靶韧致辐射模型的结果与参考程序符合良好。

cosRMC复杂曲面开发及在聚变中子学的应用

中国聚变工程实验堆(CFETR)是我国自主设计和研制的重大科学工程,CFETR旨在与ITER相衔接和补充,为研制DEMO级别聚变堆电站提供必要的技术。蒙特卡罗方法在聚变中子学与屏蔽设计等方面具有重要作用。本文基于自主化蒙特卡罗程序cosRMC,研究了蒙特卡罗复杂曲面建模的数学模型和计算方法,开发了复杂曲面建模功能,并通过PPCS(power plant conceptual study)模型验证了该功能实现的正确性。然后构建了CFETR的三维精细化模型,并利用该模型对CFETR包层设计中的关键中子学参数进行计算分析。结果表明,cosRMC对中子学参数氚增殖比、中子壁载荷和核热沉积的计算结果与MCNP的计算值吻合良好,相对偏差均小于5%,满足工程设计需求。研究证明了cosRMC应用于聚变堆包层中子学分析的正确性和有效性。CFETR中子学参数的计算分析,也为其设计和优化提供了参考。

高阶离散格式在两流体模型中的初步应用研究

将基于Godunov方法的高阶离散格式应用于两流体模型的数值求解。采用数值标准题进行验证,比较分析了迎风、MUSCL、无振荡格式(ENO)、Ultra-Bee等格式的计算结果。结果表明:高阶离散格式很好地改善了数值粘性,明显优于迎风格式;ENO格式略优于MUSCL格式,但是ENO格式较复杂,计算代价大;Ultra-Bee格式能很好地模拟不连续处,但是对于连续处,需要足够多的网格,才能得到可接受的计算结果。