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作者(中文):張敏娟
論文名稱(中文):TRITON/GenPMAXS/PARCS/TRACE計算平台應用於沸水式反應器爐心計算
論文名稱(外文):BWR Core Neutronic Simulations using TRITON/GenPMAXS/PARCS/TRACE Sequence
指導教授(中文):許榮鈞
口試委員(中文):薛燕婉
施純寬
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:核子工程與科學研究所
學號:101013513
出版年(民國):103
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:輕水式反應器晶格計算爐心計算中子與熱水流耦合計算
外文關鍵詞:light water reactorlattice calculationscore calculationsneutronics & thermal-hydraulics coupling
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TRITON/GenPAMXS/PARCS/TRACE (TGPT),為一結合多種程式的爐心計算平台,適用各式反應器的爐心計算。TRITON中的控制序列T-DEPL為二維的晶格計算程式,透過決定論法處理中子遷移方程式和燃耗計算,自動產生問題相依的截面; GenPMAXS作為介面程式,目標將各種晶格計算程式產生的截面轉檔成PARCS能接受的PMAXS檔案;而多維的爐心模擬程式PARCS主要求解中子擴散方程式,亦能耦合熱水流程式TRACE進行迭代計算,精準地分析爐心的狀況。本論文首先利用TRITON模擬BWR燃料晶格,並進行一系列的參數靈敏度的探討,並根據此經驗應用於ABWR的爐心分析,以商業化的認證程式CASMO4/CMSLink/SIMULATE3 (CMS)的結果作為參考,客觀分析TGPT的優勢與劣勢,以建立一套可信的爐心計算平台。
比較TGPT和CMS的計算結果得其觀察和結論:針對BWR燃料組件問題,TRITON計算隨燃耗變化的kinf和CASMO-4的結果十分吻合,對此條件下產生的截面有信心後,再交由PARCS/TRACE進行爐心計算,在此發現耦合TRACE的必要性,因為BWR爐心緩和劑密度變化太大,PARCS精簡的熱水流模型不足以正確模擬爐心狀態。對於本研究分析的龍門電廠ABWR簡化爐心,PARCS/TRACE不論使用CASMO-4或TRITON截面和SIMULATE-3在keff的差異皆小於300 pcm,若使用相同的CASMO-4截面,無論徑向的功率變化或軸向各項參數的變化,如功率、熱中子通率、緩和劑密度和燃料溫度,PARCS/TRACE和SIMULATE-3皆有一致的趨勢,其中些許的不同可能來自於程式差異;若PARCS/TRACE使用TRITON產生的截面,即為TGPT的計算結果,和SIMULATE-3結果就有較大的差距,在徑向功率上約有25%的差異,因為除了程式差異外,又再加入截面不同造成的影響,更詳細的差異來源有待進一步的探討。
摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究目的 1
1.2 文獻回顧 3
1.2.1 燃料晶格計算 4
1.2.2 爐心物理計算 5
第二章 計算工具程式介紹 7
2.1 CASMO-4/SIMULATE-3 7
2.2 SCALE6/TRITON 9
2.2.1 T-DEPL 11
2.2.2 預測-修正法 13
2.3 GenPMAXS 14
2.3.1 GenPMAXS輸入檔 15
2.3.2 GenPMAXS輸出檔 18
2.4 PARCS/TRACE 23
2.4.1 PARCS節點擴散模式 23
2.4.2 結合熱水流程式─TRACE 24
第三章 TRITON與CASMO-4燃料晶格計算比較 26
3.1 JAERI驗證計算模型定義 26
3.2 晶格計算結果比較 27
3.3 參數靈敏度探討 31
3.3.1 截面資料庫 31
3.3.2 燃耗計算間距 32
3.3.3 可燃性毒物模擬 33
3.3.4 燃耗核種數目 35
3.3.5 圓柱狀燃料棒幾何描述 36
3.4 Dancoff Factor重要性與精進 37
3.4.1 CASMO-4 Dancoff Factor計算 37
3.4.2 TRITON使用決定論法計算Dancoff Factor (MIPLIB) 38
3.4.3 TRITON使用蒙地卡羅法計算Dancoff Factor (MCDancoff) 39
3.5 SCALE/TRITON晶格計算加速技巧 41
3.5.1 T-NEWT遷移計算加速技巧 41
3.5.2 T-DEPL燃耗計算加速技巧 43
第四章 TRITON/GenPMAXS/PARCS/TRACE與CASMO-4/CMSLink/SIMULATE-3爐心計算比較 46
4.1 原始龍門電廠爐心 46
4.1.1原始龍門爐心PARCS模式 46
4.1.2原始龍門爐心TRACE模式 51
4.1.3 PARCS/TRACE與SIMULATE-3結果之驗證 54
4.2簡化龍門電廠爐心 57
4.2.1簡化龍門爐心PARCS/TRACE模式 58
4.2.2 簡化龍門爐心TRITON晶格截面 59
4.2.3 簡化龍門爐心TRITON反射體截面 65
4.3簡化龍門爐心PARCS/TRACE 與SIMULATE-3穩態計算結果比較 67
4.3.1 TGPT和CMS計算結果比較 67
4.3.2使用CASMO-4截面─爐心計算程式差異 73
4.3.3燃料與反射體截面效應的影響 74
第五章 結論與建議 81
5.1 結論 81
5.2 未來工作與建議 82
參考資料 83
附件一、程式操作引導 86
附件二、CMS程式集操作指引 87
附件三、TGPT計算平台操作指引-TRITON/GenPMAXS 89
附件四、圖形化程式SNAP操作指引 92
安裝PARCS/TRACE 92
執行PARCS/TRACE 93
設定PARCS/TRACE Mapping 94
TRACE穩態計算 95
PARCS/TRACE結合穩態計算 97
監控PARCS/TRACE計算過程 99
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