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原子能科学技术
原子能科学技术

万钢

月刊

1000-6931

yzk@ciae.ac.cn

010-69358024

102413

北京市275-65信箱

原子能科学技术/Journal Atomic Energy Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊由中国原子能科学研究院主办，1959年创刊，国内外公开发行，全国性学术与技术兼顾的原子能类核心期刊，先后被美国工程信息公司《EI Compendex》数据库、美国化学文摘《CA》、日本《科学技术文献速报》、《中国科学引文数据库》、《中国学术期刊（光盘版）》、《方正Apabi电子期刊》、《中国科技期刊数据库》、《CEPS中文电子期刊服务》等收录，并已入网“万方数据——数字化期刊群”。主要刊登核科学技术方面具有创造性的科技成果，旨在促进核科学与技术方面的交流、核技术与其它科学技术间的交叉渗透，推动核科技在国民经济方面的应用。
正式出版
收录年代

    快中子反应堆堆芯物理分析方法的研究现状与发展建议

    吴宏春杨红义郑友琦曹良志...
    513-527页
    查看更多>>摘要：快中子反应堆在核能可持续发展中扮演着重要角色，是各核强国都在致力发展的重点堆型。快堆物理计算是快堆核设计的基础，其计算方法的研究和相应计算程序的开发是快堆理论研究和数值模拟技术发展中极其重要的环节。本文对国内外快堆物理计算方法，特别是近20年来的发展变化进行了系统梳理，以对国内外专用和通用快堆物理计算程序的总结为线索，介绍了快堆物理分析理论体系的发展情况，对其中体现出的一致性特点和最近几年发展的趋势进行了分析，并对我国快堆堆芯物理分析方法的发展给出了建议，为我国快堆物理计算理论的进步和自主化的物理分析软件研发提供参考。

    快中子反应堆反应堆物理堆芯分析方法软件开发

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    深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX研发及应用

    吴宏春贺清明曹良志黄展鹏...
    528-538页
    查看更多>>摘要：西安交通大学核工程计算物理实验室自主研发了深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX。针对大空间伽马射线辐射输运模拟、聚变堆停堆剂量模拟和点源屏蔽问题等新应用场景下的新问题与新挑战，在NECP-MCX中研发了对应的新方法与新功能。针对km尺度的伽马射线辐射输运问题，提出一致性共轭驱动重要性抽样(CADIS)-下次事件估计器(NEE)耦合方法，该方法能够精确高效地获得km尺度距离处的光子通量密度，计算效率比传统的NEE高6。8倍;针对聚变堆停堆剂量问题，采用粒子输运-燃耗-活化-源项耦合分析方法，获得PF线圈、TF线圈、真空室和偏滤器处停堆剂量随停堆时间的变化;对于点源屏蔽问题，提出首次碰撞源(FCS)-CADIS方法，解决CADIS方法对点源进行源偏倚的局限性，FCS-CADIS方法的计算效率比CADIS方法高2倍。

    蒙特卡罗方法粒子输运深穿透一致性共轭驱动重要性抽样

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    基于MOOSE平台液态金属冷却快堆燃料性能分析程序开发

    邵世豪刘宙宇许晓北宗育凡...
    539-548页
    查看更多>>摘要：液态金属冷却快堆对于我国核能创新发展具有非常重要的战略意义，开发适用其的燃料性能分析程序对于快堆的设计与安全分析具有重要意义。本文基于多物理耦合平台MOOSE，开发了燃料性能分析程序LoongCALF，程序面向金属冷却快堆燃料元件。程序采用有限元方法和JFNK方法，能够求解核反应堆燃料的热-力耦合方程，从而得到温度、应力、应变及裂变气体释放等物理量在空间上的分布及随时间的变化。程序采用模块化设计，适用于芯块材料为UO2和MOX、包壳材料为1515Ti和HT-9的燃料元件。为验证程序的准确性，设计了两个燃料元件算例，并使用LoongCALF程序与中国原子能科学研究院Fiber-Oxide程序对算例进行对比计算。结果表明，LoongCALF程序能够准确模拟液态金属冷却快堆稳态工况条件下燃料元件内部的燃料行为与关键参数演化。

    液态金属冷却快堆MOOSE有限元方法燃料性能分析

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    液态金属冷却快堆堆芯物理分析软件LoongSARAX的验证与确认

    路瑶杜夏楠李爱鑫高杰豪...
    549-562页
    查看更多>>摘要：NECP-SARAX是西安交通大学核工程计算物理实验室自主开发的先进反应堆中子学分析计算系统。在此基础上，西安交通大学针对液态金属冷却快堆的堆芯物理工程设计与安全审评，定制开发了LoongSARAX。为了实现LoongSARAX的工程应用，规范性、系统性的验证与确认是该过程的重要一环。为此，本文针对LoongSARAX验证与确认研究，在搜集整理国际上关于液态金属冷却快堆物理计算基准题的基础上，建立了其验证与确认矩阵，并将程序分成不同模块，分别进行了模块验证、子系统验证和系统确认，范围涵盖冷却剂为钠和铅的快堆，如JOYO、ZPPR17A等。程序验证与确认表明Loong-SARAX 程序对于液态金属冷却快堆具有较高的计算精度，同时针对中国实验快堆(CEFR)开展了不确定度量化研究。结果表明，在99％置信度下，有效增殖因数计算结果的不确定度有90％的概率落在[-389 pcm，300 pcm]以内。

    LoongSARAX液态金属冷却快堆堆芯物理分析验证与确认

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    函数展开计数在CLUTCH方法中的初步应用

    黄金龙曹良志贺清明秦帅...
    563-572页
    查看更多>>摘要：反复裂变几率(IFP)方法广泛应用于求解k特征值对连续能量核数据的灵敏度系数，然而IFP方法存在内存占用大的问题，因此CLUTCH方法被提出以解决该问题。但对于大规模问题，如压水堆全堆问题，基于网格的CLUTCH(CLUTCH-Mesh)方法存在权重函数不易收敛的问题。本文采用函数展开计数(FET)方法对CLUTCH方法中的权重函数进行统计(CLUTCH-FET)以解决该问题，函数展开计数选取的基函数是勒让德多项式。本文在蒙特卡罗粒子输运计算程序NECP-MCX中实现了 IFP、CLUTCH-Mesh和CLUTCH-FET 3种方法，以IFP方法的计算结果作为参考解，对CLUTCH-Mesh和CLUTCH-FET方法的精度和效率进行了验证。数值结果表明:对于小规模问题，如Godiva和Flattop问题，CLUTCH-Mesh和CLUTCH-FET方法具有与IFP方法相当的精度，且计算效率较IFP方法更高;对于大规模问题，如AP1000全堆问题，CLUTCH-Mesh方法的计算精度下降，而CLUTCH-FET方法可保持较高的精度和计算效率，CLUTCH-FET方法的品质因子较IFP方法和CLUTCH-Mesh方法分别最多提高了 5。2和6。0倍。

    敏感性分析CLUTCH方法权重函数函数展开计数勒让德多项式蒙特卡罗

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    基于分子干涉函数的光子-原子相干散射截面计算方法研究

    徐宁祖铁军曹良志吴宏春...
    573-580页
    查看更多>>摘要：X射线衍射在物质结构分析和材料无损检测领域有着广泛的应用，其基本物理原理为光子与物质发生的相干散射。传统的相干散射截面计算方法基于独立原子形状因子近似方法，忽略了光子动量转移较小时与原子发生相互作用时的分子干涉效应，影响相干散射截面的计算精度。因此，为了获得光子动量转移较小时精确的相干散射截面，本文在核数据处理程序NECP-Atlas中对基于分子干涉函数的光子-原子相干散射截面计算方法进行研究，利用分子动力学模拟方法计算分子干涉函数，对蒙特卡罗程序使用的ACE格式数据库中的原子形状因子进行修正，并给出了模拟得到的水分子和乙醇分子的分子干涉函数，对基于独立原子形状因子近似方法和考虑分子干涉效应计算得到的水和乙醇的散射成像结果进行了对比分析。数值结果显示:基于分子动力学模拟得到的分子干涉函数计算得到的水的散射成像结果与文献结果吻合较好;同时，当光子动量转移较小时，分子干涉效应对相干散射的次级光子角度分布有着显著影响。本文建立的光子-原子相干散射截面计算方法可显著提高光子动量转移较小时的相干散射次级光子角度分布计算精度，可为X射线衍射模拟提供数据基础。

    核数据处理光子相干散射原子形状因子分子干涉效应NECP-Atlas

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    液态金属冷却快堆子通道分析软件SACOS-LMR研发与工程应用

    王金顺陈荣华朱昕阳田家豪...
    581-592页
    查看更多>>摘要：子通道分析方法是反应堆堆芯设计和热工水力分析的重要手段之一，对于我国提出的压水堆-快堆-聚变堆三步走核能发展战略，开发适用于液态金属冷却快堆热工安全分析的子通道分析程序具有重要意义。本文基于西安交通大学热工水力研究室自主开发的压水堆子通道程序SACOS，通过添加液态金属快堆特有的模型，如绕丝模型、盒间流模型、液态金属对流换热模型等，扩展至适用于液态金属快堆的子通道分析程序SACOS-LMR，该程序具备对液态金属快堆组件开展稳态和瞬态热工水力分析的功能。结合卡尔斯鲁厄开展的37棒钠冷瞬态实验，完成了 SACOS-LMR程序的瞬态功能验证。基于验证后的SACOS-LMR程序，对欧洲铅冷快堆(ALFRED)堆芯开展了稳态工况和瞬态事故工况下的热工安全特性分析，计算结果合理，且与同类程序保持一致，表明SACOS-LMR程序可用于液态金属快堆的堆芯设计和热工水力分析研究。

    液态金属冷却快堆堆芯热工水力分析子通道分析方法ALFRED

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    基于连续能量蒙特卡罗的快中子反应堆均匀化截面计算方法研究

    郭辉沈宇阳吴逸炜陈萃岚...
    593-603页
    查看更多>>摘要：快堆确定论两步法通常由组件均匀化截面计算和堆芯扩散/输运计算共同组成，已广泛应用于快堆工程设计与分析领域。基于连续能量精细几何的蒙特卡罗均匀化截面计算方法可为先进快堆提供高精度均匀化群常数。本文简要综述了蒙特卡罗生成的均匀化截面与堆芯扩散/输运计算结合的发展现状与技术趋势。介绍了蒙特卡罗体积通量均匀化方法和超级均匀化等效修正方法，提出了蒙特卡罗通量矩均匀化方法。以MET-1000金属燃料快堆数值对标为例，针对堆芯扩散计算，对控制棒使用超级均匀化等效修正方法，将堆芯扩散计算的控制棒价值高估从13。5％减小到0。35％，并提高了功率分布预测精度;针对堆芯输运计算，定量解析了误差原因，提出了蒙特卡罗通量矩均匀化方法，可减小MET-1000堆芯输运计算的反应性误差698 pcm。本文中适用于快堆扩散及堆芯输运计算的蒙特卡罗均匀化截面生成方法针对先进非均匀布置快堆、小型快堆等新型堆芯，与不同堆芯求解器的结合有待进一步发展与验证。同时，蒙特卡罗生成快堆均匀化截面还有许多问题需要深入研究，如不连续因子修正、基模修正、历史效应处理方法等。

    快堆蒙特卡罗确定论两步法均匀化多群截面

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    钠冷快堆燃料元件性能分析程序的开发与验证

    陈启董高付海
    604-613页
    查看更多>>摘要：为了评估钠冷快堆氧化物燃料元件稳态、瞬态和事故条件下的性能和行为演化，开发了钠冷快堆燃料元件性能分析程序FIBER。程序采用有限体积法实现燃料元件温度的计算，用有限元方法实现力学、裂变气体释放的计算，并通过时间步长控制模块控制程序的稳定运行。为验证程序的准确性，通过调研得到俄罗斯BN600反应堆辐照数据，与FIBER程序的裂变气体释放、柱状晶粒等计算结果进行对比分析。结果表明，FIBER程序对最大燃耗11。8at％、最大辐照损伤78 dpa的快堆燃料元件的辐照变形、柱状晶区、裂变气体释放性能评价是有效的。

    钠冷快堆燃料元件燃料元件程序

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    LoongSARAX在板型燃料临界实验装置计算中的应用

    李泽华张乾杜夏楠赵常有...
    614-621页
    查看更多>>摘要：LoongSARAX是西安交通大学针对液态金属快堆研发的中子学计算程序系统，本文基于SNEAK快谱堆芯临界实验装置基准题，对LoongSARAX进行了建模计算分析和验证。首先基于蒙特卡罗程序OpenMC，针对具有板型燃料的临界实验装置的均匀化建模方法进行分析，确定了 LoongSARAX适用的简化模型。接着基于LoongSARAX中TULIP和LAVENDER的两步法体系，建立SNEAK临界实验装置的计算模型，分析了全堆有效增殖因数、堆芯反应性系数、功率分布及微观截面等参数，并将其结果与OpenMC进行了对比分析。分析表明，LoongSARAX针对板型燃料临界实验装置的计算结果与蒙特卡罗计算结果吻合度较高，LoongSARAX适用于板状燃料临界实验装置且具备针对板型燃料临界实验装置计算的能力。

    LoongSARAXSNEAK板状燃料快堆临界装置

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