耐事故燃料雙重非均勻性RPT方法研究

婁 磊 姚 棟 柴曉明 于穎銳 王連杰 彭星杰 王晨琳 謝運(yùn)利 劉 勇 肖 鵬

（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 610213）

近年來(lái)彌散燃料［1］和彌散可燃毒物［2］在核反應(yīng)堆系統(tǒng)中逐漸得到關(guān)注和應(yīng)用，由于彌散顆粒的空間自屏效應(yīng)，引入了燃料芯塊內(nèi)部彌散燃料和可燃毒物材料與基體的非均勻性，加上柵元層面芯體、包殼和慢化劑的非均勻性，造成雙重非均勻性。彌散燃料和可燃毒物顆粒的空間自屏效應(yīng)會(huì)影響其中心區(qū)域的中子吸收反應(yīng)率，按照傳統(tǒng)體積均勻化方法采用傳統(tǒng)壓水堆計(jì)算程序計(jì)算會(huì)帶來(lái)一定的計(jì)算偏差，為彌散燃料和毒物的中子學(xué)計(jì)算精度帶來(lái)一定的挑戰(zhàn)，反應(yīng)性等效物理變換方法［3-5］（Reactivityequivalent Physical Transformation，RPT）在處理彌散燃料和可燃毒物時(shí)可獲得比傳統(tǒng)體積均勻化方法更高的計(jì)算精度。本文將傳統(tǒng)RPT方法應(yīng)用于彌散燃料和可燃毒物并分析其應(yīng)用范圍與局限性，最后在傳統(tǒng)RPT方法基礎(chǔ)上提出一種新型的RPT方法并分析其計(jì)算精度，為隨后RPT方法的擴(kuò)展和應(yīng)用提供思路和借鑒。

1 體積均勻化方法

為了更好地描述毒物顆粒在燃料中的隨機(jī)分布情況，利用由清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的RMC程序［6］進(jìn)行毒物顆粒的隨機(jī)分布建模，采用顯示建模方法，可生成每個(gè)毒物顆粒的隨機(jī)位置，建立RMC模型進(jìn)行計(jì)算。

例如將1 000個(gè)半徑為100 μm的可燃毒物顆粒隨機(jī)彌散在燃料芯塊中，分布情況如圖1所示。

圖1 1 000個(gè)毒物顆粒（R=100 μm）隨機(jī)位置圖(a)側(cè)視圖，(b)俯視圖Fig.1 Random position of 1 000 poison particles(R=100 μm)(a)Side view,(b)Top view

為對(duì)比傳……