先進(jìn)核能系統(tǒng)精細(xì)群狀核數(shù)據(jù)庫(kù)的研制與測(cè)試

【摘要】：加速器驅(qū)動(dòng)次臨界堆、聚變驅(qū)動(dòng)次臨界堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)由于具有可增殖核燃料、嬗變核廢料及安全性能高等優(yōu)勢(shì),成為目前核能研究的重要方向之一。開(kāi)展先進(jìn)核能系統(tǒng)研究的重要前提是具備精確可靠的核數(shù)據(jù)庫(kù)。先進(jìn)核能系統(tǒng)需要大量的迭代計(jì)算來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),采用確定論方法計(jì)算的多群核數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)采用蒙卡方法的點(diǎn)狀庫(kù)具有計(jì)算速度更快的優(yōu)勢(shì),更適合進(jìn)行迭代計(jì)算。但是一般多群核數(shù)據(jù)庫(kù)具有依賴(lài)問(wèn)題本身能譜的特點(diǎn),普適性較差。然而先進(jìn)核能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可能不斷更新,這就需要較為通用的核數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)節(jié)省每次制作核數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間,通過(guò)增加能群數(shù)能提高多群核數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于不同堆型的普適性,因此采用將精細(xì)群進(jìn)行并群的方式既可以解決一般多群普適性差的缺點(diǎn),又能避免由于能群數(shù)目的增加而造成的計(jì)算效率低下的問(wèn)題。目前國(guó)際上關(guān)于精細(xì)群的研究主要集中在壓水堆、快堆等中字能量偏低的堆型,先進(jìn)核能系統(tǒng)的中子能量偏高,因此開(kāi)發(fā)一套適合先進(jìn)核能系統(tǒng)的精細(xì)群核數(shù)據(jù)庫(kù)具有重要的研究意義。 本論文針對(duì)先進(jìn)核能系統(tǒng)的復(fù)雜物理效應(yīng)、大跨度能譜等特點(diǎn)展開(kāi)詳細(xì)分析與研究,采用參考成熟能群結(jié)構(gòu)及能群結(jié)構(gòu)擴(kuò)充的方式開(kāi)發(fā)了一套核素種類(lèi)為136種、能量上限為150MeV、能群數(shù)為1200群的精細(xì)群核數(shù)據(jù)庫(kù)。在核數(shù)據(jù)庫(kù)制作過(guò)程中考慮了多普勒展寬、熱中子上散射效應(yīng)及共振自屏效應(yīng)等物理效應(yīng)對(duì)核數(shù)據(jù)的影響,此外,采用TRANSX進(jìn)行并群,并初步驗(yàn)證了并群系統(tǒng)的可靠性。在此基礎(chǔ)上,本論文采用《國(guó)際臨界安全基準(zhǔn)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》中臨界安全例題和《屏蔽積分基準(zhǔn)例題庫(kù)》中子積分泄漏率例題對(duì)精細(xì)群的重核核素、輕核核素進(jìn)行測(cè)試；同時(shí)采用日本高能屏蔽實(shí)驗(yàn)對(duì)高能區(qū)核數(shù)據(jù)庫(kù)及IAEA-ADS基準(zhǔn)例題進(jìn)行綜合測(cè)試。通過(guò)將keff、中子通量密度的計(jì)算結(jié)果與點(diǎn)狀庫(kù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果顯示精細(xì)群核數(shù)據(jù)庫(kù)能滿(mǎn)足工作核數(shù)據(jù)庫(kù)的精度要求,并且對(duì)于不同反應(yīng)堆系統(tǒng)具有較好的通用性。而將精細(xì)群直接進(jìn)行中子輸運(yùn)計(jì)算與采用并群后的多群庫(kù)進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證了并群系統(tǒng)的可靠性,更進(jìn)一步驗(yàn)證了精細(xì)群核數(shù)據(jù)庫(kù)的通用性。 這套精細(xì)群核數(shù)據(jù)庫(kù)及并群系統(tǒng)可以為將來(lái)先進(jìn)核能系統(tǒng)在屏蔽優(yōu)化計(jì)算、多目標(biāo)中子學(xué)優(yōu)化計(jì)算及燃耗管理計(jì)算提供支持,并提高需反復(fù)變換方案以?xún)?yōu)選設(shè)計(jì)的先進(jìn)核能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率。 【關(guān)鍵詞】：先進(jìn)核能系統(tǒng) 精細(xì)群核數(shù)據(jù)庫(kù) 并群 有效增殖因數(shù)(k_(eff)) 中子通量
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O571.5;TP311.13
【目錄】：

• 摘要5-6
• 英文摘要6-10
• 第一章 引言10-16
• 1.1 選題背景10-13
• 1.1.1 先進(jìn)核能系統(tǒng)概述10-11
• 1.1.2 多群核數(shù)據(jù)庫(kù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.1.3 精細(xì)群核數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展及特點(diǎn)12-13
• 1.2 研究意義與目標(biāo)13-14
• 1.2.1 研究意義13-14
• 1.2.2 研究目標(biāo)14
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)14-16
• 1.3.1 論文研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 中子學(xué)分析及多群核數(shù)據(jù)庫(kù)基本理論與方法16-24
• 2.1 中子輸運(yùn)理論16-18
• 2.1.1 中子輸運(yùn)方程的建立16-17
• 2.1.2 中子輸運(yùn)方程的求解17-18
• 2.1.3 中子輸運(yùn)方法相關(guān)軟件的介紹18
• 2.2 多群核數(shù)據(jù)庫(kù)制作原理及方法18-21
• 2.2.1 多群工作核數(shù)據(jù)庫(kù)制作原理18-19
• 2.2.2 多群工作核數(shù)據(jù)庫(kù)制作方法19-21
• 2.3 并群理論與實(shí)現(xiàn)方法21-22
• 2.4 核數(shù)據(jù)庫(kù)的宏觀檢驗(yàn)22-24
• 第三章 精細(xì)群核數(shù)據(jù)庫(kù)及并群的制作與實(shí)現(xiàn)24-32
• 3.1 核素的選取24-25
• 3.2 能群結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)25-27
• 3.2.1 能群結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本考慮25
• 3.2.2 熱能區(qū)能群結(jié)構(gòu)方案25-26
• 3.2.3 快中子能群結(jié)構(gòu)方案26
• 3.2.4 高能中子能群結(jié)構(gòu)方案26-27
• 3.3 權(quán)重譜的優(yōu)化設(shè)計(jì)27-28
• 3.4 精細(xì)群物理效應(yīng)的修正28-30
• 3.4.1 多普勒效應(yīng)的修正28
• 3.4.2 共振自屏效應(yīng)的修正28-29
• 3.4.3 熱中子上散射效應(yīng)的修正29-30
• 3.5 精細(xì)群并群的實(shí)現(xiàn)30
• 3.6 本章小結(jié)30-32
• 第四章 精細(xì)群核數(shù)據(jù)庫(kù)及并群的測(cè)試32-58
• 4.1 測(cè)試?yán)}的安排32-33
• 4.2 基準(zhǔn)例題測(cè)試33-56
• 4.2.1 臨界安全測(cè)試33-44
• 4.2.2 14MeV中子積分泄漏率測(cè)試44-48
• 4.2.3 高能中子通量測(cè)試48-54
• 4.2.4 先進(jìn)核能系統(tǒng)的綜合測(cè)試54-56
• 4.3 本章小結(jié)56-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 論文內(nèi)容總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-66
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66
• 在讀期間獲獎(jiǎng)情況66-68
• 參與項(xiàng)目情況68

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