Использование метода Монте-Карло для анализа физических характеристик размножающих систем со сложным спектром нейтронов

• Автор: Ли Цзиньхун
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОД МОНТЕКАРЛО В ЗАДАЧАХ ПЕРЕНОСА НЕЙТРОНОВ.

1.1. Метод МонтеКарло

1.1.1. Предыстория и определение метода МонтеКарло.

1.1.2. Теоретические основы метода МонтеКарло.

1.1.3. Метод МонтеКарло в реакторных задачах

1.1.4. Программы на основе метода МонтеКарло

1.2. Сравнение метода МонтеКарло и детерминистических методов

1.3. Комбинированные методы МонтеКарло и детерминистические методы

1.4. Современные тенденции.
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНЫХ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ
ПРОГРАММ И КЕКО.и.т..ж.н.и.нн.ти
2.1. Результаты сравнительных расчетов критического эксперимента
2.2. Оценка коэффициентов чувствительности в методе МонтеКарло.
ГЛАВА 3. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ
3.1. Стандартные программы , I и
3.2. Принципиальная схема комплекса программ .
3.3. Используемые математические модели.
3.4. Блоксхема комплекса программ .
3.5. Особенности комплекса программ
3.6. Алгоритм выбора областей выгорания.
ГЛАВА 4. ВЕРИФИКАЦИЯ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ
4.1. Ячейка с урановым топливом.
4.2. Ячейка ВВЭР с урановым топливом
4.3. Ячейка ВВЭР с урановым топливом, содержащим оксид гадолиния
4.4. Бенчмарк тепловыделяющие сборки ТВС российского ВВЭР с 6ю твэдами, содержащими оксид гадолиния2Оз.
4.5. Бенчмарк тепловыделяющие сборки ТВС ВВЭР с ю твэлами, содержащими оксид гадолинияСОбгОз.
4.6. Результаты применения алгоритма.
ГЛАВА 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ
ВОЗМОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАМКНУТОГО ТОРИЕВОГО ЦИКЛА В ТЯЖЕЛОВОДНОМ РЕАКТОРЕ
5.1. Режим накопления урана3 в тяжеловодном энергетическом реакторе типа .
5.2. Режим самообеспечения топливом 2
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Тория представляет собой потенциальное топливо с точки зрения превращения 2Th в 3U через цепочку ядерных реакций. Исследования ториевого топливного цикла проводятся с самого начала ядерной эры. Расчеты показывают; что в рамках ториевого цикла можно осуществить сверхдлинные кампании и реализовать замкнутый топливный цикл в хорошо изученных легководных реакторах [-]. В диссертационной работе разработан комплекс программ MCCOOR, в котором объединены прецизионная программа расчета нейтронного поля MCNP с прецизионной программой решения уравнений выгорания ORIGEN-S. Проведена верификация программного комплекса MCCOOR на основе расчетов набора тестовых задач. Предложен алгоритм оптимального выбора областей выгорания в комбинированной ТВС реактора для упрощения модели и сокращения времени расчетов. С помощью этого комплекса проведено обоснование возможности реализации замкнутого ториевого цикла в реакторе типа CANDU. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографии. В первой главе представлен обзор литературы по методам решения переноса нейтронов. Основное внимание уделено методу Монте-Карло. Рассмотрены теоретические основы метода Монте-Карло и программы, которые разработаны на его основе для анализа размножающих систем. Проведено сравнение метода Монте-Карло с детерминистическими методами в области решения уравнения переноса нейтронов. Описаны перспективы метода Монте-Карло и вопросы связанные с уменьшением ошибок результатов расчетов. Во второй главе проведено сравнение стандартных и прецизионных программ MCNP-4b и KENO-V на основе расчета с различными библиотеками констант критического эксперимента. Проведен анализ результатов расчетов критических и подкритических состояний экспериментальной системы. Проведена оценка коэффициента чувствительности критического состояния к уровню воды. Предложен и реализован алгоритм расчета коэффициентов реактивности в методе Монте-Карло на основе метода наименьших квадратов. В результате проведенных расчетов и анализа полученных результатов был сделан выбор в пользу программы MCNP для дальнейших исследований. В третьей главе представлен комплекс программ MCCOOR, в который объединились стандартные программы MCNP, COUPLE, ORIGEN-S. Описан алгоритм объединения. Разработан и реализован в комплексе MCCOOR алгоритм выбора областей выгорания для упрощения расчетной модели и сокращения времени расчетов. В четвертой главе приведены результаты верификации комплекса программ MCCOOR на основе решения набора тестовых задач. Набор тестовых задач включал benchmarks задачи выгорания ядерного топлива в ячейках и ТВС энергетических реакторов. Были рассмотрены топливные ячейки реакторов PWR и ВВЭР без выгорающих поглотителей и ячейка реактора ВВЭР с гадолинием в качестве выгорающего поглотителя. Также представлены результаты расчетов ТВС ВВЭР без выгорающих поглотителей и ТВС ВВЭР с гадолинием в качестве выгорающего поглотителя. Для демонстрации эффективности алгоритма выбора областей выгорания были проведены расчеты различных моделей ТВС ВВЭР с гадолинием. В пятой главе рассмотрена возможность эффективного использования Th-U топливного цикла в условиях тяжеловодного энергетического реактора типа CANDU. Приведены основные результаты расчетов по комплексу программ MCCOOR двух режимов работы реактора. Продемонстрирована практическая возможность накопления необходимого количества 3U с помощью энергетического плутония или обогащенного урана. Проведено исследование кампании реактора в режиме самообеспечения топливом. В заключении приведены основные результаты работа и выводы. Целью диссертационной работы являлась разработка и верификация комплекса прецизионных программ для решения задач выгорания ядерного топлива в системах со сложной геометрией и спектром нейтронов. Комплекс программ включает программу расчета нейтронного поля на основе метода Монте-Карло и программу решения уравнений выгорания. MCCOOR для обоснования возможности осуществления замкнутого ториевого цикла в CANDU реакторе. ТВС реактора. CANDU без существенных изменений конструкции активной зоны. CANDU.