基于多核素多节点的活化腐蚀产物源项的数值计算研究

论文摘要

在正常运行工况下,活化腐蚀产物（ACPs）是水冷反应堆主回路的重要放射性来源,对反应堆的屏蔽设计、人员保护和事故分析都有重要影响,因此准确计算活化腐蚀产物在主冷却回路中随时间的变化和空间分布具有重要的理论和实践意义。反应堆活化腐蚀产物在主回路中的产生和迁移是一个非常复杂的过程,相关源项计算分析涉及对多核素、多级核反应、多节点的耦合计算,其数学本质是求解大规模、强刚性、非线性常微分方程组,这是本文需要解决的核心问题。本文基于华北电力大学IRPS实验室开发的CATE程序开展研究,该程序应用的计算模型存在核素种类（100多种）、节点数目（3个节点）、计算方法（解析法）受限制的问题,计算精度和工程适用性有待提高。本文首先研究了活化腐蚀产物在反应堆主回路中的主要行为,包括腐蚀、溶解、沉积、活化、衰变等,明确相关系数的计算过程。然后通过前处理中EAF-2007数据库的读取和活化腐蚀矩阵的构建来实现多核素的计算,通过理论模型的分析研究,把一回路按照不同的条件分为更精细的区域来实现多节点计算。在考虑多核素和多节点后,活化腐蚀计算也就成了大规模、强刚性、非线性的常微分方程组求解问题,这是之前线性链解析方法无法计算的。因此,文章基于刚性稳定的GEAR方法,开发了数值求解器,并应用于CATE程序,从而实现了多核素、多节点的活化腐蚀产物源项计算。随后选取了 ITER LIM-OBB回路和秦山二期主回路例题,来验证多核素多节点数值计算的效果。结果表明:核素和核反应种类的增加,使得计算结果更加切近实际工况,CATE程序可以模拟的材料种类也更加广泛;多节点模型的实现,既有助于提高计算精度,也有助于满足工程设计时按照不同的材料、通量、温度等条件划分节点的需求;此外,从计算结果的精确度和效率来看,GEAR数值方法也是非常合适的。本文对于活化腐蚀产物多核素多节点模型的数值计算,具有一定的方法研究的价值,也提高了 CATE程序的工程适用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 主要研究内容
• 第2章 活化腐蚀产物机理、模型和程序
•   2.1 活化腐蚀产物的产生和迁移机理
•   2.2 活化腐蚀产物计算模型
•     2.2.1 三节点模型
•     2.2.2 三节点理论方程
•     2.2.3 模型参数计算
•   2.3 源项计算程序CATE2.0
•   2.4 本章小结
• 第3章 多核素多节点计算模型
•   3.1 多核素计算模型
•     3.1.1 EAF-2007数据库读取
•     3.1.2 多核素活化腐蚀矩阵构建
•   3.2 多节点计算模型
•     3.2.1 理论方程的推导
•     3.2.2 节点细分后参数计算
•   3.3 GEAR数值方法
•   3.4 本章小结
• 第4章 多核素多节点源项程序计算分析
•   4.1 程序CATE2.1和例题介绍
•   4.2 多核素三节点计算分析
•     4.2.1 数值方法与解析方法计算
•     4.2.2 多核素数值方法计算
•     4.2.3 多核素总计算结果
•   4.3 多核素多节点计算分析
•     4.3.1 多核素多节点相同系数计算
•     4.3.2 多核素多节点修正系数计算
•   4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孔飚

导师: 陈义学,张竞宇

关键词: 活化腐蚀产物,源项,多核素,多节点

来源: 华北电力大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,核科学技术

单位: 华北电力大学(北京)

分类号: TL329

DOI: 10.27140/d.cnki.ghbbu.2019.001019

总页数: 68

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