格林函数节块法对秦山二期堆芯物理在线仿真结果的校验研究.pdfVIP

第十一届反应堆数值计算和粒子输运学术会议暨2006年反应堆物理会议 格林函数节块法对秦山二期堆芯物理 在线仿真结果的校验 赵禹 刘同先 曹欣荣 哈尔滨工程大学，哈尔滨，150001 摘要：本文采用格林函数节块法程序NG烈对秦山二期一号机组反应堆的第一循环堆芯功率分布进行了计 算，计算结果与现有的仿真结果进行了对比。该程序计算速度快，精度高，可作为堆芯物理在线仿真方法， 对提高在线仿真的精度有重要意义。 关键词：节块法；NGI蹦：功率分布 1引言 反应堆在运行中，堆芯功率分布随控制棒的移动、冷却剂入13温度、燃耗和硼浓度的变 化而变化。这意味着运行中的功率分布难以准确的预见，为确保反应堆安全、高效地运行， 必须在运行中进行实时监测。反应堆堆芯物理在线仿真系统，旨在实现对反应堆堆芯三维功 率分布的实时在线监测，这将为反应堆的安全、经济运行提供重要的信息支持。 哈尔滨工程大学核动力仿真中心建立了堆芯物理实时在线仿真模型【ll，搭建出反应堆堆芯 物理在线仿真系统原理样机，并以秦山核电二期工程一号机组反应堆为研究对象利用核电厂历 史运行数据，验证了堆芯物理在线仿真系统的功能。仿真系统的堆芯物理计算模块中，需求解 二群三维带六组缓发中子的扩散方程。在求解快群方程时先进行变量分离。把中子通量函数分 解为随时间变化较快的振幅函数和随时间变化较慢的形状函数，然后分别基于线性分布的假设 对振幅函数和形状函数进行求解；热群方程的求解是采用早期节块法-FLARE模型。 FLARE模型依靠每个节块的中子源强建立耦合方程，并提出如下假设：认为空间某一个节 块中产生的中子只能泄漏到与它相邻的六个节块中。这样就形成了近邻六节块的耦合方程。这样 做的目的是使耦合方程的系数矩阵变为稀疏矩阵从而缩短计算时间，但同时带来误差。而且这种 方法无法给出节块界面的偏中子流或净中子流，从而无法进行节块内精细功率分布计算。 本文所采用的格林函数节块法是一种先进节块法，采用“横向积分”方法，将多维问题化 成几个耦合一维问题的联立求解，一个方向上中子扩散对另一方向中子扩散过程的影响，通过 “横向泄漏”项来表示Ⅲ。建立以界面偏中子流为未知量的耦合方程，为下一步做进行节块内 精细功率分布计算做准备。引入格林函数C(M，Mo)，其物理意义是：Mo处的点源在M点处激 发的场势函数。这样形成的格林函数矩阵，意义在于考虑了反应堆内每一节块之间的耦合。 2在线仿真系统简介 仿真系统的总体思路是：依据电厂实测数，通过建立堆芯物理在线仿真模型进行实时计 算，目标是通过超实时计算实现对未来堆芯状态的预测Ⅲ。图1为反应堆堆芯物理在线仿真 476 第十一届反应堆数值计算和粒子输运学术会议暨2006年反应堆物理会议 系统总体原理图。 在线跟踪监测模块，用于堆芯物理仿真计算，使仿真计算工况与现场实际工况一致n1． 图2为堆芯物理在线跟踪监测模块的数据流程图． 3NGFM程序结构及功能 NGFIVl是格林函数节块法程序，它的结构框图如图3所示。其中LIVlAX表示请求提供 的存贮容量；LEND表示计算中需要的存贮容量；IDIM表示空问维数；NGRP表示能群数； NX,NY,NZ表示分别为X，Y,Z方向上的组件(节块)数。 此程序的主要功能如下：(1)首先对计算机能否满足所需的内存量作一判断；(2)读入 输入数据，建立网格，算出格林函数矩阵，给出通量系数和中子分流的初值；(3)解通量和 中子分流，当组件数较少时采用直接解法，否则采用迭代解法；(4)输出结果，包括组件段 的平均功率，通量和中子分流。 4计算结果比对 本文以秦山核电二期工程一号机组反应堆第一循环为例，计算其堆芯功率分布。表l列 出了秦山核电二期工程的部分主要技术参数。 表l秦山核电二期工程部分主要技术参数 名 称 数值 单位 堆芯额定输出热功率 1930 MW 反应堆冷却剂系统运行压力 15．5