三维蒙特卡洛中子输运及燃耗程序Scale5.1使用手册说明书V1.0

SCALE5.1程序简介初稿

作者：周波

中科院上海应用物理研究所

2017年

前言

编写内容主要是方便新手对程序的了解和认识，部分内容也是根据自己的理解进行编写，由于时间原因以及认识或多或少可能存在的不足，有些地方肯定写的不周全甚至会有一些个人理解上的错误，对于引用文献的内容已标注相应的参考文献，读者可以参阅原文进行理解，希望大家多批评指正。

目录

SCALE5.1程序简介V0.1 (1)

前言 (2)

1简介 (4)

2主要功能模块、控制模块 (4)

3多群截面的处理 (7)

3.1共振能群截面处理 (7)

3.1.1共振截面处理的由来： (7)

3.1.2共振处理方法 (8)

3.1.3等价理论 (9)

3.1.4子群方法 (10)

3.1.5超细能群与连续能量 (10)

3.1.6共振处理在不同堆型中的影响 (11)

3.2S CALE中共振截面处理模块及多群截面库生成过程 (13)

3.3S CALE程序共振处理方法的发展史 (14)

3.4双重不均匀处理现状 (15)

6 SCALE功能改进及现状 (16)

6.1SCALE6.0的新模块及功能 (16)

6.1.1连续点截面模式 (16)

6.1.2三维屏蔽计算模块MAVRIC的添加 (16)

6.1.3新的三维JAVA用户界面 (18)

6.1.4 Triton/NEWT模块的改进 (19)

6.1.5 可视化界面（GeeWiz）的拓展 (20)

6.1.6 TSUNAMI-3D的改进 (20)

6.1.7 HTML格式输出拓展 (20)

6.1.8 临界事故报警系统（CAAS）分析 (21)

6.1.9其他方面的改进 (21)

6.2 SCALE6.1程序功能及改进 (21)

6.2.1临界安全 (21)

6.2.2屏蔽分析 (22)

6.2.3燃耗、衰变计算 (22)

6.2.4反应堆物理 (23)

6.2.5灵敏度及不确定分析 (23)

6.2.6核数据 (23)

6.2.7图形化界面 (24)

6.2.8 Scale6.1目前的不足之处 (24)

1简介

SCALE ( Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation)是由橡树岭实验室Oak Ridge National Laboratory (ORNL)开发的一个模块化的程序系统，具有自动处理数据，自动进行模块之间耦合的优点。可以直接对具体模型及问题进行截面处理、临界安全分析、屏蔽计算、燃耗计算/衰变等。程序最初开发于1976年，发布于1980年，目前最新版本为SCALE6.1（2008年12月发布）。SCALE6.2及SCALE7已经在开发中。

2主要功能模块、控制模块

目前TMSR项目中使用的版本是SACLE5.1（2006年11月发布）。SCALE 5.1包含多个控制模块和功能模块，在SCALE程序系统中, 控制模块按照既定顺序调用功能模块完成某项特定计算任务。图1图2分别为SCALE5.1 软件包中的主要功能模块和主要控制模块。其中在功能模块中，BONAMI、CENTRM、PMC 及NITAWL 为共振处理模块，可生成与具体问题相关的共振能群参数，KENO 为三维多群蒙特卡罗临界安全分析程序，NEWT 为二维SN 输运计算程序，ORIGEN‐S （三群）为燃耗计算程序，COUPLE是输运与燃耗之间的耦合程序，MONACO 为固定源问题多群蒙特卡罗屏蔽程序，XSDOSE 为计量计算程序，QAD‐CGGP 用于计算伽玛泄漏的三维点程序。在控制模块中，CSAS5 和CSAS6 为临界计算模块。其中，CSAS5 在三维输运计算中调用KENO V.a 程序，而CSAS6 则调用KENO-VI 程序。STARBUCS为燃耗信任制分析模块，TSUNAMI 为核数据灵敏性分析模块。TRITON 为堆芯物理分析模块，可以进行输运和燃耗的耦合计算。MAVRIC

是辐射输运计算控制模块。QADS为调用QAD-CGGP开展伽玛输运模块的三维点堆计算模块。SAS1用于开展数据处理、辐射屏蔽分析和剂量估算。

图 1.SCALE 软件中的主要功能模块

图 2SCALE 软件中的主要控制模块

表 1SCALE5.1 控制模块分析能力摘要

模块 功能 用到的功能模块

BONAMI

CENTRM

PMC

NITAWL

NEWT

KENO ORIGEN-S COUPLE SAS1 SAS2 SAS3 SAS4 QADS MAVRIC CSAS5 CSAS6

STARBUCS

149SMORES

TSUNAM TRITON

COUPLE SAS1 SAS2

SAS3 SAS4 QADS MAVRIC

CSAS 一维确定论方法有效增值系数计算

三维蒙卡方法有效增值系数计算

具体问题的截面处理、临界搜索

BONAMI NITAWL XSDRNPM KENO V.a

ICE

CSAS6 三维蒙卡方法有效增值系数计算BONAMI

NITAWL

XSDRNPM

KENO-VI SMORES 一维材料分布最优化计算BONAMI

NITAWL

CENTRM/PMC

ICE

XSDRNPM

SWIF TSUNAMI-1D 一维灵敏度/不确定性分析程序BONAMIST

NITAWLST

XSDRNPM

SAMS TSUNAMI-3D 三维灵敏度/不确定性分析程序BONAMIST

NITAWLST

XSDRNPM

KENO V.a

SAMS

STARBUCS 燃耗信任制分析（耦合ORIGEN-ARP

及KENO V.a 或 KENO-VI）

BONAMI

NITAWL CENTRM/PMC

XSDRNPM

COUPLE ORIGEN-S

ARP KENO V.a or KENO-VI

ORIGEN-ARP 点燃耗衰变计算ARP

ORIGEN-S

OPUS SAS1 一维辐射屏蔽剂量分析BONAMI

NITAWL

XSDRNPM

XSDOSE

SAS2 核燃料点燃耗计算

圆柱几何一维辐射屏蔽计算

BONAMI NITAWL XSDRNPM COUPLE