行波堆深燃耗的计算特点

多 群库 ， 多 群 截 面库 基 于 Ｅ ＮＤ Ｆ ／ Ｂ ＿ Ｖｌ 而来 ， 能群 结 构 为 １ ９ ０群 ， 采 用 子 群方 法计 算共 振 核素 截面 ， 燃耗 链包 含 １ ７ ５种核 素 ， 无 伪 裂变产 物 。 选 取蒙 特 卡罗程 序 ＲＭＣ ＿ ６ 作为本 文 的 比对 程 序 ， Ｒ ＭＣ是 由清 华 大 学工 程物 理 系 自主 开 发 的用 于反 应 堆 堆 芯 计 算 分 析 的三 维 输 运 蒙 卡程序 ， 采 取 连续 能 量 点 截 面进 行 中子 学计 算 ， 当实 现 全 堆 芯精 细 建 模、 每 燃 耗 步 继 承 的裂 变 产 物核 素 较 全 时 ， 可保 证 深 燃 耗 下计 算 的准 确性。
第２ ９ 卷 第 ３期 ２ ０ １ ７年 ３月
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡ ＲＴＩ Ｃ ＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ１ ． ２ ９，ＮＯ ． ３
Ｍ ａ ｒ ．， ２ ０ １ ７
行 波 பைடு நூலகம் 深燃 耗 的计 算 特 点
孙 伟， 魏彦琴， 吴文斌 ， 倪东洋， 卢 迪， 娄 磊
法 的完备 ， 取决 于计 算 机硬 件 的发展 ， 与 方 法 本 身无 关 ， 现 阶段 ， 为 取 得 行 波 堆 物 理性 能 分 析 精 度 与效 率 的平 衡， 选 取确 定论 方 法为 研究 对象 。基 于此 ， 本 文 以 ＫＹＬ Ｉ Ｎ 一 １ ［ ５ 程序 为基 础 ， 从 能谱 、 裂 变产 物 核 素重 要性 、 燃 耗 计 算误 差 累积 等方 面探 究行 波 堆深燃 耗 计算 特点 ， 找 到影 响深燃 耗计 算 正确性 的因素 ， 为行 波堆 燃料 管理程 序
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ＭＣ Ｂ ｕ ｒ ｎ ／ 。蒙 卡 方法采 取 连续 能量 点截 面进 行 中子 学计算 ， 当实 现全 堆 芯精 细 建模 、 每燃 耗步 继 承 的裂 变产
物核 素较 全 时 ， 可保证 深 燃耗 下计 算 的准确 性 。但行 波 堆堆 芯 较 大 、 燃 耗 区较多 （ 可达 ５ ０ ０万 以 上 ） ， 精 细 建模 计 算 时 面临存 储 不足 、 计算 耗 时 的问题 。为 解决 这一 难题 ， 采 用 蒙卡 方 法进 行 行波 堆 物 理特 性 分 析 时 ， 放弃 了 对 堆 芯组 件 的精 细建模 ， 而是采 用体 积 等效 处理 的方 法 ， 这 大 大减少 了堆 芯燃 耗 区数 目、 节 省 了计 算 时间 ， 但 与 此 同时 ， 计 算 正确 性难 以保 证 。基 于确定 论 方 法 的 现 有程 序 系 统 通 常 针对 特 定 堆 芯 研 发 ， 其 数 据库 能群 数 较 少、 燃 耗链 较 短 、 考 虑 的裂 变产 物核 素种 类也 有 限 ， 用 于行 波堆 深燃耗 计 算时 同样 面临正 确性 的问题 。 堆芯 物理 分析 工 具 的完 善 是堆 芯物 理设 计 的基础 ， 其 正 确性 决 定 了堆 芯性 能 分 析结 果 的可 靠性 。蒙 卡 方
波堆深燃耗计算 时 ， 由于 燃 耗 步增 多 累 积 的 误 差 较 小 ， 无 限增 殖 系数 偏 差 每 燃 耗 步 约 为 ０ ． ０ ０ １ 。
关 键 词 ： 行 波 堆 ； 深 燃 耗 ； ＫＹ Ｌ Ｉ Ｎ一 １程 序 中图分类号 ： Ｔ Ｌ ４ ３ 文 献 标 志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ８ ８ ４ ／ ＨＰ Ｌ Ｐ Ｂ ２ ０ １ ７ ２ ９ ． １ ６ ０ ３ ３ ９
系统 的研 发 打下基 础 。
１ 分 析 条 件
１ ． １ 程 序 介 绍
ＫＹＬ Ｉ Ｎ 一 １ Ｅ 程 序是 中国核动 力研 究设 计 院开 发 的可 用 于热 堆 、 快
堆 计算 的组 件 程 序 ， 输 运 计 算采 用 碰 撞 概 率方 法 ， 计 算 所 用数 据 库 为
（ 中 国核 动力 研 究 设 计 院 核 反 应 堆 系 统 设 计 技 术 重 点 实 验 室 ，成 都 ６ １ ０ ０ ４ １ ）
摘
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要： 行 波 堆 属 于新 概念 堆 型 ， 卸 料 燃 耗 深度 可 达 ４ ０ ０ ＧＷｄ ／ ｔ ＨＭ ， 是现有快堆的 ３ ～４倍 、 压水堆的 ６
为 提高 铀 资源利 用 率 、 防止 核扩散 ， 国际科 学界 提 出一种 新 型革命 性 的反应 堆—— 行 波堆 ¨ 】 ］ 。其 基本 原 理 是 通过 易裂 变 核素增 殖 与消 耗 的动态 平衡 使反 应堆 全 寿期 内反应 性保 持基 本不 变 ］ ， 核子 密度 、 功率 分布 形状 等 物理 特性 参数 也不 变 ， 而是 以一定 的速 度在 轴 向传播 或在 径 向形成 定为 “ 驻波 ” ｌ ３ ｊ 。 行 波堆 概念 提 出后 ， 得 到世界 范 围 内的广 泛关 注 ， 但 主要 集 中在燃 烧 概念 原 理 可行 性 论证 、 堆 芯物 理 性 能 分 析上 ， 忽 略 了堆芯 物理 分析 方 法 的研 究 。行 波 堆 卸料 燃 耗 深 度较 高 ， 可达 ４ ０ ０ Ｇ Ｗｄ ／ ｔ ＨＭ ， 是 现 有快 堆 的 ３ ４倍 、 压 水堆 的 ６ ～８ 倍 。较深 的卸 料燃 耗 深 度使 得 现 有 程 序 系统 用 于行 波 堆 计 算 时正 确性 需 要 重新 评 估 。 目前 ， 行波堆 物理性 能分析时 ， 多采用 蒙特卡罗方法 ， 例 如 美 国 泰 拉 能 源 公 司 的 ＭＣ ＮＰ ＸＴｌ ＿ ３ ］ 、 清 华 大 学 的
８倍 ， 较 高 的 卸 料 燃 耗 深 度 对 堆 芯 物 理 分 析 工 具 计 算 正 确 性 提 出 挑 战 。基 于 此 ， 以 ＫＹ Ｌ Ｉ Ｎ 一 １程 序 为 基 础 ， 从
能谱 、 裂变产物核素重要性 、 燃 耗 计 算 误 差 累 积 等 方 面探 究 行 波 堆 深 燃 耗 计 算 特 点 。对 典 型 行 波 堆 六 角 形 组 件 分析结果表 明 ： 低 富 集 度 铀 组 件 寿 期初 、 末能谱差别较 大， 采 用 单 一 权 重 谱 制 备 的 多 群 截 面 库 用 于 其 燃 耗 计 算 时， 无 限增 殖 系 数 偏 差 较 大 ； 为保证行波堆深燃耗计算 的正确性 ， 燃耗链应 包含重要 的 ７ Ｏ种 裂 变 产 物 核 素 ； 行