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均匀超临界水堆物理策略和物理特性书写

收藏本文 2024-01-24 点赞:24233 浏览:108208 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:超临界水堆是六种第四代核能系统中唯一的水冷堆,与传统轻水堆相比,超临界水堆由于能谱变化范围更广,由此可以实现热谱、快谱等不同设计。这一方面增加了超临界水堆物理设计的灵活性,以而为多种燃料的利用以及核素嬗变提供了条件;另一方面,却使得采取多群常数库的传统轻水堆确定论浅析程序在几何处理及能谱适用性方面面对较大挑战。在反应堆物理浅析中,蒙卡策略强大的几何处理能力及连续能量中子截面库的运用,使其成为新型核能系统探讨的理想工具,但影响其广泛大量利用的最主要理由是其计算耗时长,效率低。本论文提出了一种基于蒙卡组件多群截面统计,采取多群蒙卡进行堆芯物理浅析的策略,并探讨了相应的等效均匀化策略,大量数值验证证明其具有良好的精度,同时计算效率有了较大的提升。本论文据此建立了蒙卡堆芯燃耗浅析计算程序系统,为超临界水堆物理特性探讨打下了基础,同时也为其它新型核能系统的物理浅析以及等效均匀化策略的探讨提供了很好的借鉴。本论文分别对热谱和快谱两种典型超临界水堆设计进行了探讨,同时浅析了不同燃料的运用特性。热谱超临界水堆设计的关键在于组件设计,通过对现有设计的比较浅析,本论文提出了一种新型含环形慢化剂通道的组件设计,可以使组件内慢化更均匀;进一步地,进行了不含Gd与含Gd可燃毒物的堆芯优化设计,浅析了堆芯的平衡循环特性;之后,在组件和堆芯两个层面上对不同燃料的运用特性进行了比较浅析,发现其主要与易裂变核素成分相关。对于快谱超临界水堆,在综合考虑已有设计特点的基础上,本论文针对一种冷却剂“两次流通”的堆芯案例进行了探讨,重点浅析了不同类型燃料的转换性能、冷却剂空泡反应性、堆芯多循环燃耗特性以及MA和LLFP的嬗变性能,发现MOX燃料的转换性能较好而空泡反应性较差,含Th燃料的转换性能稍差但空泡反应性较好,由于嬗变目标核素对堆芯的安全性能影响较大,由此综合来看含Th燃料优势显著。本论文的探讨成果为将来超临界水堆专用浅析工具的研发,以及不同能谱超临界水堆案例设计和燃料的选择,都打下了良好的基础。关键词:超临界水堆论文能谱论文蒙卡论文均匀化论文

    摘要3-4

    Abstract4-12

    第1章 引言和论文概述12-23

    1.1 引言12-20

    1.1.1 以能源角度看核能的重要量12

    1.1.2 世界核能进展走势12-13

    1.1.3 我国核电技术路线的进展13-14

    1.1.4 超临界水物性14-15

    1.1.5 超临界水堆基本特点15-17

    1.1.6 超临界水堆主要概念设计17-20

    1.2 论文概述20-23

    1.2.1 论文工作的选题作用和探讨方向20

    1.2.2 论文探讨目标和内容20-21

    1.2.3 论文组织结构21-23

    第2章 现有超临界水堆概念设计及浅析策略23-46

    2.1 国内外探讨动态23-24

    2.1.1 国外探讨动态23-24

    2.1.2 国内探讨动态24

    2.2 热谱超临界水堆设计24-33

    2.2.1 堆芯设计目标24-25

    2.2.2 堆芯设计准则25

    2.2.3 组件设计25-30

    2.2.4 堆芯冷却剂流通案例30-31

    2.2.5 压力管式超临界水堆设计31-33

    2.3 快谱超临界水堆设计33-36

    2.3.1 日本及欧洲快谱超临界水堆设计33-35

    2.3.2 俄罗斯 VVER-SCP 设计35-36

    2.4 混合谱超临界水堆设计36-39

    2.5 现有超临界水堆物理浅析策略39-44

    2.5.1 SRAC 中子物理计算程序系统39-41

    2.5.2 WIMS/MC2-2/SOLTRAN 程序系统41

    2.5.3 KARATE 程序系统41

    2.5.4 SKETCH-N/COBRA 耦合程序系统41-42

    2.5.5 MCNP 程序42-44

    2.6 本章小结44-46

    第3章 基于蒙卡均匀化的堆芯浅析策略46-87

    3.1 本章引言46-47

    3.2 相关论述说明47-52

    3.2.1 多群截面与连续能量截面的对应联系47-48

    3.2.2 蒙卡粒子追踪历程48-50

    3.2.3 蒙卡信息统计策略50-52

    3.3 蒙卡多群截面统计52-57

    3.3.1 一般截面统计52-53

    3.3.2 χg统计53

    3.3.3 散射矩阵统计53-54

    3.3.4 高阶散射矩阵统计54-57

    3.4 蒙卡截面统计的并行化57-58

    3.5 等效均匀化策略58-63

    3.5.1 不连续因子论述59-61

    3.5.2 超均匀因子(SPH)论述61

    3.5.3 均匀化策略的选取61-63

    3.6 数值验证63-80

    3.6.1 无限均匀介质63-65

    3.6.2 无限大有限厚平板65-67

    3.6.3 二维 C5G7 基准题67-70

    3.6.4 轴向分段 PWR 栅元70-73

    3.6.5 二维压水堆堆芯模型73-79

    3.6.6 小结79-80

    3.7 截面参数化策略80-86

    3.7.1 论述说明80-81

    3.7.2 蒙卡堆芯燃耗浅析程序81-82

    3.7.3 数值检验82-86

    3.8 本章小结86-87

    第4章 热谱超临界水堆物理特性探讨87-132

    4.1 本章引言87

    4.2 现有组件设计比较87-104

    4.2.1 Sq25 组件探讨87-97

    4.2.2 内慢化与外慢化设计比较97-104

    4.3 新型超临界水堆组件设计104-116

    4.3.1 带中心水棒的组件设计104-108

    4.3.2 不带中心水棒的组件设计108-110

    4.3.3 组件设计的进一步改善110-113

    4.3.4 组件制约棒设计113-114

    4.3.5 组件可燃毒物布置114-116

    4.4 热谱超临界水堆堆芯设计116-125

    4.4.1 堆芯基本设计参数116-118

    4.4.2 堆芯换料案例设计118-121

    4.4.3 可燃毒物布置设计121-125

    4.5 不同类型燃料物理特性比较125-131

    4.5.1 燃料基本参数125-126

    4.5.2 组件计算比较126-128

    4.5.3 堆芯计算比较128-131

    4.6 本章小结131-132

    第5章 快谱超临界水堆物理特性探讨132-164

    5.1 本章引言132-133

    5.2 快谱超临界水堆堆芯设计相关说明133-137

    5.2.1 堆芯基本设计参数133-134

    5.2.2 关于增殖组件的考虑134-136

    5.2.3 堆芯冷却剂流通方式136-137

    5.3 “两次流通”堆芯设计137-148

    5.3.1 冷却剂状态参数137-138

    5.3.2 组件设计138-139

    5.3.3 堆芯布置及基本物理特性139-143

    5.3.4 堆芯换料案例及燃耗特性143-148

    5.4 不同类型燃料物理特性比较148-155

    5.4.1 燃料基本参数148

    5.4.2 PuTh 燃料堆芯148-150

    5.4.3 PuTh+MOX 燃料堆芯150-151

    5.4.4 UTh 燃料堆芯151-154

    5.4.5 不同燃料堆芯小结154-155

    5.5 快谱超临界水堆嬗变特性探讨155-163

    5.5.1 MA 嬗变156-160

    5.5.2 LLFP 嬗变160-163

    5.6 本章小结163-164

    第6章 总结与展望164-166

    6.1 论文探讨成果总结164

    6.2 论新点164-165

    6.3 论文工作展望165-166

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