壓水堆堆芯pin-by-pin計算環(huán)境效應處理模型研究

張 斌，李云召，吳宏春

(1.中國核動力研究設計院 核反應堆系統(tǒng)設計技術重點實驗室，四川 成都 610041；2.西安交通大學 核科學與技術學院，陜西 西安 710049)

受限于計算條件和計算方法的水平，基于確定論或蒙特卡羅方法的壓水堆三維全堆芯非均勻一步法計算在反應堆中子學計算中尚無法得到廣泛應用。因此，近代反應堆中子學計算從中子輸運方程的空間、能量、角度3個方面進行合理近似得到了具有較高精度的兩步法計算方案。該計算方案因內(nèi)存需求量小、計算效率高、計算精度滿足商用壓水堆設計計算需求等優(yōu)點而被廣泛應用。

20世紀70年代以后，得益于粗網(wǎng)節(jié)塊法[1-2]的迅速發(fā)展，以組件均勻化方法[3-4]和粗網(wǎng)節(jié)塊法為理論框架的兩步法計算方案逐漸成為壓水堆工程計算中普遍采用的燃料管理數(shù)值計算方法。兩步法計算方案通常先以全反射邊界條件下的各類型二維燃料組件為對象進行中子輸運和組件均勻化計算，給出組件均勻化少群常數(shù)和形狀因子；然后將堆芯劃分成幾千個粗網(wǎng)節(jié)塊，基于少群常數(shù)庫進行中子擴散方程的求解；最后通過節(jié)塊內(nèi)精細功率重構方法獲得堆芯中子通量密度分布和棒功率分布。兩步法計算方案誤差引入的主要因素之一是組件均勻化少群常數(shù)計算中采用的全反射邊界條件與該組件在堆芯中實際所處環(huán)境的差異。對于商用壓水堆，因其普遍具有徑向及軸向材料布置非均勻性不強、堆芯中子泄漏小等特點，以尺寸較大的組件作為均勻化區(qū)域、采用全反射邊界條件進行柵格計算得到的組件均勻化常數(shù)精度較高，滿足堆芯核設計計算精度要求。……