压水堆燃料棒尺寸及其富集度对k值影响的mcnp模拟!.pdfVIP

第36卷第12期 核电子学与探测技术 V01．36No．12 2016年12月 NuclearElectronicsDetection Dec． 2016 Technology 压水堆燃料棒尺寸及其富集度对k值 影响的MCNP模拟 颜瑜成1”，张丽然1’2，梁超1，胡雪音3，刘详和1，钟丁生1’2 (1．成都理工大学工程技术学院，四川乐山614000；2．核工业西南物理研究院，成都610225； 3．哈尔滨工程大学核科学与技术学院，哈尔滨150001) 摘要：文章以大亚湾核电站压水堆核电机组为原型，根据程序要求建立起燃料棒的几何与核物理 模型，进行MCNP程序模拟计算，并不断调整模型以减小计算方差，得到两组不同D与8下的keff值并 分别作图。实验结果表明：D与keff为类抛物线函数关系，8与keff为对数函数关系。 关键词：燃料棒；富集度；有效增殖因数；MCNP模拟 中图分类号： O657．3 文献标志码： A 文章编号：0258-0934(2016)12—1231-04 U 现阶段的核裂变主要是利用中子轰击235 当，链式裂变反应将以恒定的速率持续进行下 使其发生裂变反应，裂变反应中将产生裂变碎 去；若keff1，堆芯内中子数不断增加，堆芯面 片、中微子、中子并伴随有200MeV左右的能 临失控的危险；若keff1，堆芯内中子数不断 量释放。核能发电，核燃料资源丰富、能量输出 减少，链式反应不能持续进行。因此，研究反应 大，仅产生少量的污染性气体，因此，多个国家 堆的中子平衡对核能的安全利用具有重大的意 均在大力发展核电。核裂变电站经过长期的发 义。 展，目前全球用于商业投产的堆型主要有压水 本工作从众多影响keff值的因素中选取影 堆(PWR)、沸水堆(BWR)、重水堆、高温气冷 响显著的燃料富集度和燃料棒尺寸进行探究， 堆(HTGR)、快中子反应堆等，其中压水堆使用 利用蒙特卡洛MCNP程序模拟整个压水堆堆 最为广泛，因此文章对压水堆中k值影响因素 芯中子的输运过程，据此探究堆芯燃料棒直径 进行研究。 D和燃料富集度￡对有效增值因素keff值的影 有效增殖因数keff体现的是核裂变反应堆响，并在进行MCNP建模前，对初始模型进行 系统内中子的产生率与消失率之比。当堆芯中 必要的简化与合理假设。此次模拟难点在于堆 恰好keff=l时，产生的中子与消失的中子数相 芯的几何建模以及如何减小MCNP模拟计算 的方差，对此本工作采取了合理增加输运粒子 数、预计算等有效手段来减小计算方差。 收稿日期：2016—12—06 基金项目：四川省青年科技创新团队 1堆芯模型建立 (2015JTD0020)，成都理工大学青年科学基金 1．1参数设置 (C122015014)资助，乐山市科技局项目 (14GZD052)。 利用MCNP模拟软件探究压水堆中燃料 作者简介：颜瑜成(1985一)，男，湖南耒阳人，硕士研 元件的直径D(或半径R)以及核燃料的富集度 究生，助教，主要研究方向核辐射探测、核仪器仪表、 ￡对堆芯有效增殖因数keff的影响