摘要：三代压水堆堆芯运行中根据自给能中子探测器(SPND)响应电流快速获得总功率,称之为最佳指示功率估计。现有技术基于钒SPND的总电流与总功率间的线性关系假设(称之为总电流估计法),因无法区分不同电流组分的时间响应,而无法适用于瞬态运行过程。为了提升对运行过程的监测能力,基于压水堆堆芯分析软件NECP-Bamboo中的SPND响应电流计算功能,提出了基于钒SPND瞬发电流的最佳指示功率估计方法(称之为瞬发电流估计法),同时用于瞬态和稳态运行过程,并与已有方法进行了定量对比分析。数值结果表明:(1)在稳态运行过程中,总电流估计法和瞬发电流估计法给出的最佳指示功率偏差均小于1%额定功率;(2)在堆芯快速降功率(RPR)棒组落棒的瞬态过程中,总电流估计法的偏差大于50%,而瞬发电流估计法的偏差小于1%。

摘要：在压水堆堆芯Pin-by-pin均匀化计算中采用均匀泄漏修正模型及非均匀泄漏修正模型对组件计算的中子能谱进行修正,本文研究了Pin-by-pin均匀化计算中均匀泄漏修正模型及非均匀泄漏修正模型的实现方式,提出了非均匀泄漏修正模型和栅元均匀化方法的联合实现方式,并分析比较了不同栅元均匀化扩散系数产生方式的计算效果。数值结果表明,非均匀泄漏修正模型及由其产生的中子泄漏系数能有效提高压水堆堆芯Pin-by-pin计算的精度。

摘要：栅格非均匀计算过程中采用的全反射边界条件近似带来的中子射流效应和中子能谱干涉效应等环境效应对栅元均匀化常数具有较大影响。为在全堆芯pin-by-pin计算中处理环境效应带来的影响,本文从两个方面进行了计算分析。首先,基于棋盘式多组件问题对栅元均匀化群常数相对误差及各能群栅元不连续因子相对重要性进行了分析,可发现在等效均匀化常数中,热群不连续因子对全堆芯pin-by-pin计算精度的影响最重要;其次,基于最小二乘法建立了热群栅元不连续因子和堆芯中子学特征量之间的多项式函数关系,利用参数化技术提出了热群常数堆芯在线计算方法,其中堆芯中子学特征量包括扩散系数、移出截面、中子源项、归一化中子通量密度等。采用C5G7基准题和KAIST基准题进行了数值验证,计算结果表明,热群常数堆芯在线计算方法能有效降低全堆芯pin-by-pin计算特征值和棒功率相对误差,对处于不同燃料组件交界面附近的栅元,计算精度提升尤为显著。

摘要：随着科学研究的不断深入、计算条件和对设计计算精度要求的不断提高,全堆芯Pin-by-pin计算已成为了下一代堆芯数值计算方法研究热点。超级均匀化方法作为全堆芯Pin-by-pin计算的均匀化方法主流方法之一被广泛使用。针对燃料组件采用传统超级均匀化方法,对存在中子泄漏的反射层组件采用空间泄漏相关的超级均匀化方法,产生了包含超级均匀化因子在内的等效均匀化常数。基于三维C5G7基准题,分析了此等效均匀化常数计算方式在非均匀性较强、中子泄漏较大反应堆堆芯的中子学计算精度。数值结果表明:与传统组件均匀化计算方法相比,应用了超级均匀化方法的堆芯Pin-by-pin计算的计算精度更高。

摘要：电子输运过程是核辐射探测器内形成电流的关键过程之一,相应的数值模拟是先进探测器设计与分析软件急需研发的功能。由于该过程的短平均自由程和高度前向峰等特点,确定论方法比蒙特卡罗方法的计算效率更高。本文采用多群形式的Boltzmann输运方程刻画电子输运过程;从EPICS2017中的电子截面数据EEDL出发,基于核数据处理软件NECP-Atlas编写了相应的电子截面处理模块,制作了多群截面数据库;利用Bamboo-Lattice程序中基于特征线方法的中子输运计算核心,构建了确定论电子输运计算程序。利用单核素均匀问题、化合物均匀问题和化合物非均匀问题等一系列算例,通过与蒙特卡罗程序的计算结果进行详细对比,对该确定论电子输运计算程序进行了定量数值验证与分析。结果表明,该程序可以正确模拟电子输运过程,且计算效率能比蒙特卡罗程序快80倍以上。

摘要：压水堆燃料组件输运燃耗耦合计算通常采用的是传统的预估-校正(PC)燃耗方法。然而,该方法本身的假设导致其存在一定的计算误差。为进一步提高燃耗计算的精度,本文针对传统的预估-校正燃耗方法的缺陷研究了改进的预估-校正燃耗方法,改进了对核反应率进行修正的高阶预估-校正燃耗方法,并在Bamboo-Lattice程序中进行了程序实现,对该方法进行了验证分析。结果表明:改进的预估-校正燃耗方法和高阶预估-校正燃耗方法在保证计算效率的前提下提高了燃耗计算的精度。

摘要：基于指数函数展开节块3阶简化球谐函数(EFEN-SP3)方法,通过采用基于标准消息传递界面(MPI)的空间并行算法实现高性能全堆芯Pin-by-pin计算,并开发了相应的程序EFEN。该程序通过合理设计区域划分方案以保证负载平衡并使通信次数最小化,充分发挥并行中央处理器(CPU)的计算和存储能力;通过选择红黑Gauss-Seidel节块扫描算法避免区域分解引起的迭代格式退化。参考实际商用堆的堆芯布置,设计2个压水堆(PWR)全堆芯Pin-by-pin算例,相应的数值结果表明:该程序计算结果的精度在可接受范围内;通信周期对计算精度和并行效率的影响都很小;子区域表面体积比较小的区域划分方式具有较高的并行效率;用125个CPU进行一次空间网格数为289×289×218、能群数为4的PWR全堆芯Pin-by-pin计算所需时间约为900 s,并行效率约为90%。

摘要：核反应堆堆芯中子扩散计算中一般存在至少3重迭代：裂变源迭代、多群散射源迭代和群内迭代。为避免相邻两重迭代之间产生的内层迭代收敛太强会引入多余计算量、收敛太弱会使外层迭代收敛性变差甚至不收敛的问题，本文针对采用带Gauss—Seidel左预处理的多群GMRES算法的变分节块法，设计并验证了一种对大多数问题均适用的多重迭代优化技术，其优化设置多群迭代和群内迭代的收敛准则的基本思想是：相应内层迭代收敛误差限正比于相应外层迭代的误差衰减率。数值计算基于商用压水堆和钠冷快堆选取的两个有代表性的堆芯算例进行，相应的结果表明：该多重迭代优化技术可对多群迭代加速约1～2倍，对群内迭代加速约5～21倍。

摘要：核反应堆物理是核工程与核技术专业的核心课程,知识理论抽象,既需要强烈依重实践教学环节,又必须解决高放射性和高温高压带来的风险问题。本文探索并总结了一套基于自研工业软件实现产学研深度融合的实践教学模式,包括课后随堂实验、对口课程设计、工程现场实习、自选性创意研究和挖井式毕业设计等一系列环环相扣、层层递进的实践教学环节;从基础知识点逐渐过渡到系统的理论体系,从单一的能力培养逐渐扩展到全面的能力综合,从纯粹的课堂学习逐渐连接到行业的工程实践;有效结合了工程一线与本科教学,打通了理论联系实际的“最后一公里”;有效结合了前沿研究与基础知识,培养学生的研究思维和创新能力;也有效结合了自主科研与实践教学,让学生、教师、企业等都能从中受益,可持续发展性强,对高校工科专业具有较强的参考意义。

摘要：针对EFEN-SP3方法用于全堆芯pin-by-pin计算的计算效率仍有待进一步提高的问题,本文研究了粗网加速方法和空间并行算法。其中,粗网加速方法以空间、角度和能群在粗网内的中子守恒关系为基础,通过求解考虑粗网不连续因子的粗网再平衡方程来实现迭代计算的加速;基于MPI的空间并行算法,通过设计合理的并行方案保证负载平衡和最小化通信量,以充分发挥并行CPU的计算和存储能力,在保证并行效率的前提下进一步提高程序的计算效率。商用核电站堆芯算例的数值结果表明:粗网加速的加速比约为40;空间并行可在40个核的情况下保持60%以上的并行效率;在采用粗网加速的48核(主频为2.40GHz)并行计算条件下,4群、空间网格为289×289×218的压水堆全堆芯pin-by-pin计算用时约为100s。