核燃料循环软件：ORIGEN二次开发_（4）.ORIGEN计算流程与参数设置.docx

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ORIGEN计算流程与参数设置

在核燃料循环软件中，ORIGEN（OakRidgeIsotopeGenerationandDepletionAnalysis）是一个广泛使用的工具，用于模拟核燃料的放射性核素生成和衰变过程。本节将详细介绍ORIGEN的计算流程和参数设置，帮助用户更好地理解和使用该软件进行核燃料循环分析。

计算流程概述

ORIGEN的计算流程可以分为以下几个主要步骤：

初始化：读取输入文件和数据库，设置初始参数。

燃料组件设置：定义燃料组件的几何结构、材料组成和初始条件。

反应堆参数设置：设置反应堆运行参数，如功率、燃耗深度和冷却时间。

计算核素生成和衰变：根据设定的参数，计算燃料组件中的核素生成和衰变过程。

结果输出：生成计算结果，包括各种核素的浓度、放射性活度、衰变热、毒物浓度等。

后处理：对计算结果进行进一步分析和处理，生成所需的报告和图表。

初始化

在ORIGEN的初始化阶段，软件会读取输入文件和数据库，设置初始参数。输入文件通常包含以下几个部分：

标题：描述计算的目的和内容。

初始核素浓度：指定燃料组件中各个核素的初始浓度。

反应堆参数：包括反应堆的功率、运行时间、冷却时间等。

输出选项：指定需要输出的结果类型和格式。

例子

假设我们有一个简单的输入文件simple_input.inp，内容如下：

*ORIGENExampleInputFile

*Title:SimpleFuelCycleAnalysis

*Initialization

LIBRARY92c

TITLESimpleFuelCycleAnalysis

在这个例子中，LIBRARY92c指定了使用的核数据库，TITLE则是计算的标题。

燃料组件设置

燃料组件设置是ORIGEN计算中的关键步骤，需要详细定义燃料组件的几何结构、材料组成和初始条件。燃料组件的设置通常包括以下几个部分：

几何结构：定义燃料组件的物理尺寸和布局。

材料组成：指定燃料组件中各材料的化学成分和初始浓度。

初始条件：设置燃料组件的初始状态，如温度、压力等。

几何结构

ORIGEN支持多种几何结构的定义，包括点源、圆柱体、球体等。对于点源，可以使用POINT关键字；对于圆柱体，可以使用CYLINDER关键字；对于球体，可以使用SPHERE关键字。

例子

假设我们定义一个圆柱形燃料组件，直径为10cm，高度为1m，内容如下：

CYLINDER10100

材料组成

材料组成是燃料组件设置的核心内容，需要指定燃料组件中各材料的化学成分和初始浓度。ORIGEN支持多种材料类型，包括纯元素、化合物和混合物。

例子

假设我们定义一个由铀-235和铀-238组成的燃料组件，初始浓度分别为1%和99%，内容如下：

MATERIALU2351.0

MATERIALU23899.0

初始条件

初始条件设置包括燃料组件的初始状态，如温度、压力等。这些参数对核素生成和衰变过程的模拟有重要影响。

例子

假设我们设置燃料组件的初始温度为600K，初始压力为15MPa，内容如下：

TEMPERATURE600

PRESSURE15

反应堆参数设置

反应堆参数设置是ORIGEN计算的重要步骤，需要详细指定反应堆的运行参数，包括功率、燃耗深度和冷却时间等。这些参数直接影响核素生成和衰变过程的模拟结果。

功率设置

功率设置是指定反应堆的功率水平，通常以兆瓦（MW）为单位。功率水平影响燃料组件的热中子通量，进而影响核素生成和衰变过程。

例子

假设我们设置反应堆的功率为1000MW，内容如下：

POWER1000

燃耗深度设置

燃耗深度设置是指定燃料组件在反应堆中运行的时间，通常以兆瓦日/吨（MWd/t）为单位。燃耗深度是核素生成和衰变过程的重要参数。

例子

假设我们设置燃料组件的燃耗深度为60000MWd/t，内容如下：

BURNUP60000

冷却时间设置

冷却时间设置是指定燃料组件从反应堆中取出后的冷却时间，通常以年为单位。冷却时间对燃料组件中的放射性核素衰变过程有重要影响。

例子

假设我们设置燃料组件的冷却时间为10年，内容如下：

COOLING10

计算核素生成和衰变

ORIGEN通过计算核素生成和衰变过程，模拟燃料组件在反应堆中的运行情况。计算过程中，软件会根据设定的反应堆参数和初始条件，逐步计算各个核素的浓度变化。

计算方法

ORIGEN使用数值积分方法来计算核素生成和衰变过程。用户可以选择不同的积分方法，如龙格-库塔法（Runge-Kutta）和欧拉法（Euler）。

例子

假设我们选择使用龙格-库