《高保真的全堆芯共振參數計算方法研究》是依託西安交通大學，由祖鐵軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高保真的全堆芯共振參數計算方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：祖鐵軍
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高保真中子學分析對提高反應堆的安全性和經濟性具有廣闊的套用前景，而共振參數是決定中子學分析結果精度的關鍵因素。本項目提出一套高保真全堆芯共振參數計算方法，針對影響共振參數精度的三個關鍵因素，即空間相關性、角度相關性和能群結構，分別建立精確的數值模型：在利用嵌入式共振計算方法快速處理巨觀非均勻效應的基礎上，利用小波尺度函式展開法精確模擬燃料棒內的局部非均勻效應，利用空間相關丹可夫方法將二者耦合，建立空間相關共振參數計算方法，可直接獲得燃料棒內非均勻的共振參數；採用超級均勻化因子方法將角度相關性考慮到共振參數之中，在不顯著增加數據存儲量的前提下，提高共振參數的精度；基於貢獻回響原理建立共振能區能群結構的最佳化方法，實現在不降低共振參數精度的前提下減少能群數目，提高全堆輸運計算的效率。本項目對實現高保真的全堆芯一步法中子學計算具有重要的理論意義，對最佳化反應堆設計具有重要的套用價值。
結題摘要
共振截面是決定高保真中子學分析結果精度的關鍵，本項目針對共振截面空間、角度、能量相關性，建立了一套高保真全堆芯共振參數計算方法，主要成果包括：（1）針對空間相關性，基於整體與局部耦合的思路，利用幾何適應性強的嵌入式共振自屏計算方法快速處理組件整體的丹可夫效應；利用逃脫截面守恆針對實際柵元建立一維等效柵元，在此基礎上利用超細群方法處理燃料棒內的空間自屏、溫度分布和共振干涉等效應。克服了傳統方法無法獲得燃料棒內空間相關共振截面的問題，精度與參考結果相比誤差控制在1.5%以內。（2）為了提高超細群方法在全堆問題中的實用性，研究了碰撞機率插值方法和組件內截面插值方法，該方法可以在313cpu並行的條件下5.9s內實現壓水堆全堆芯的高精度共振計算。（3）針對共振截面的角度相關性，提出了採用超級均勻化因子方法處理共振總截面角度相關性的方法，在不顯著增加存儲量的情況下，將壓水堆燃料組件的有效增殖係數（keff）精度提高200pcm以上。（4）針對能群結構，基於回響貢獻理論研究了能群結構最佳化方法，該方法可針對實際問題燃料類型、後續中子學計算方法，產生最佳化的能群結構。利用該方法產生了47群的能群結構，可獲得國際上SHEM-361群結構相當的計算結果，並且在整個壽期內keff與參考結果誤差控制在150pcm以內。（5）除按任務書完成以上研究內容，還針對重核素的共振彈性散射開展了處理方法研究，建立了超熱能區散射核的都卜勒展寬方法，精確模擬中子上散射效應，以獲得更加精確的共振截面，將熱態下壓水堆燃料keff的精度改進150pcm，燃料溫度係數改進10%左右。（6）發表學術論文22篇，其中SCI論文11篇，中文EI論文4篇，國際會議論文6篇；獲授權發明專利1項，軟體著作權1項。協助培養博士2名，碩士2名。項目系統建立了高精度的共振計算方法，為從根本上提高高保真中子學分析的精度具有重要學術意義；建立的方法已實施於科研團隊開發的高保真物理計算程式，已在先進核反應堆設計中實現了套用。
