矩形网格下基于准扩散的堆芯pin-by-pin计算研究

1

作者 颜江涛 刘琨 +3 位作者 庄坤 王森山 张开辉 张欣欣 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1120-1130,共11页

随着堆芯中子学计算对精度要求的不断提高,基于栅元均匀化的pin-by-pin方法成为国内外研究热点。由于pin-by-pin计算巨大的空间网格量及栅元层面较强的非均匀性,目前常用的SP3/GSP3方法在平衡计算精度和计算效率方面还存在一定局限性,... 随着堆芯中子学计算对精度要求的不断提高,基于栅元均匀化的pin-by-pin方法成为国内外研究热点。由于pin-by-pin计算巨大的空间网格量及栅元层面较强的非均匀性,目前常用的SP3/GSP3方法在平衡计算精度和计算效率方面还存在一定局限性,为此有必要寻找一种同时考虑计算精度与效率的堆芯计算方法。基于准扩散的堆芯pin-by-pin计算方法从中子输运理论出发,引入艾丁顿因子推导建立三维准扩散方程及边界条件,研究该方程泄漏项的特殊处理方法,同时基于节块展开法建立堆芯pin-by-pin数值计算方法并验证。数值结果表明,对于结构复杂、中子各向异性显著的堆芯,准扩散pin-by-pin计算精度要明显优于传统扩散计算,而两者计算效率相当。该方法是一种平衡了堆芯计算效率与精度的计算方法,为准扩散理论应用于堆芯pin-by-pin计算提供了基础。 展开更多

关键词 准扩散 艾丁顿因子 pin-by-pin计算

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超级均匀化方法在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中的应用与研究 被引量：2

2

作者 张斌 李云召 +3 位作者 吴宏春 王冬勇 刘勇 于颖锐 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2120-2126,共7页

在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中,采用超级均匀化(SPH)方法作为均匀化技术,对燃料组件传统SPH因子进行计算,生成了Pin-by-pin等效均匀化参数。针对存在中子泄漏现象的反射层组件,研究了与空间泄漏相关的SPH方法,在保证反应率守恒的基础上... 在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中,采用超级均匀化(SPH)方法作为均匀化技术,对燃料组件传统SPH因子进行计算,生成了Pin-by-pin等效均匀化参数。针对存在中子泄漏现象的反射层组件,研究了与空间泄漏相关的SPH方法,在保证反应率守恒的基础上,同时保证各栅元各能群的中子泄漏率守恒,解决了存在中子泄漏时SPH因子迭代计算的不收敛问题,生成了反射层组件的等效均匀化参数。基于KAIST基准题,分析了压水堆堆芯Pin-by-pin计算中应用SPH因子的堆芯计算精度。数值结果表明,与传统组件均匀化计算方法相比,应用SPH方法的压水堆堆芯Pin-by-pin计算的计算精度更高。 展开更多

关键词 pin-by-pin计算 超级均匀化方法 中子泄漏 KAIST基准题

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强非均匀Pin-by-pin历史效应处理技术研究

3

作者 王思成 曹良志 +2 位作者 李云召 吴宏春 杨杰伟 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期39-45,共7页

参数化过程是保障Pin-by-pin计算精度的重要环节,而传统组件主干-分支计算结合堆芯宏观燃耗计算的策略会导致参数化过程中出现历史效应。特别是对于以控制棒移动为代表的强非均匀Pin-by-pin问题,由于栅元之间的干涉,历史效应的影响更恶... 参数化过程是保障Pin-by-pin计算精度的重要环节,而传统组件主干-分支计算结合堆芯宏观燃耗计算的策略会导致参数化过程中出现历史效应。特别是对于以控制棒移动为代表的强非均匀Pin-by-pin问题,由于栅元之间的干涉,历史效应的影响更恶劣,微观燃耗修正技术与复合修正技术无法有效处理,有必要开发适用的历史效应处理技术。本文针对Pin-by-pin计算中的强非均匀运行历史,提出双向分支修正技术。双向分支修正技术在传统多主干计算时仅考虑名义主干向分支主干瞬时变化的基础上,针对控制棒移动等历史中栅元状态参数变化剧烈的特点,进一步考虑了分支主干向名义主干的瞬时变化。数值分析结果显示:对于由控制棒移动引入的强空间非均匀性历史,由单纯的微观燃耗修正技术和多主干复合修正技术得到的k_(eff)偏差均大于±1000 pcm;相比之下,双向分支修正技术的采用,能将k_(eff)的偏差保持在±300 pcm以内。数值结果证明,双向分支修正技术能有效处理Pin-by-pin计算中控制棒的移动历史。 展开更多

关键词 压水堆 pin-by-pin计算 历史效应 控制棒历史 NECP-Bamboo2.0

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堆芯Pin-by-pin超级均匀化因子计算方法研究 被引量：1

4

作者 张斌 李云召 吴宏春 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1-6,共6页

随着科学研究的不断深入、计算条件和对设计计算精度要求的不断提高,全堆芯Pin-by-pin计算已成为了下一代堆芯数值计算方法研究热点。超级均匀化方法作为全堆芯Pin-by-pin计算的均匀化方法主流方法之一被广泛使用。针对燃料组件采用传... 随着科学研究的不断深入、计算条件和对设计计算精度要求的不断提高,全堆芯Pin-by-pin计算已成为了下一代堆芯数值计算方法研究热点。超级均匀化方法作为全堆芯Pin-by-pin计算的均匀化方法主流方法之一被广泛使用。针对燃料组件采用传统超级均匀化方法,对存在中子泄漏的反射层组件采用空间泄漏相关的超级均匀化方法,产生了包含超级均匀化因子在内的等效均匀化常数。基于三维C5G7基准题,分析了此等效均匀化常数计算方式在非均匀性较强、中子泄漏较大反应堆堆芯的中子学计算精度。数值结果表明:与传统组件均匀化计算方法相比,应用了超级均匀化方法的堆芯Pin-by-pin计算的计算精度更高。 展开更多

关键词 pin-by-pin计算 超级均匀化方法 等效均匀化常数 C5G7基准题

原文传递

压水堆堆芯pin-by-pin计算环境效应处理模型研究

5

作者 张斌 李云召 吴宏春 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1339-1346,共8页

栅格非均匀计算过程中采用的全反射边界条件近似带来的中子射流效应和中子能谱干涉效应等环境效应对栅元均匀化常数具有较大影响。为在全堆芯pin-by-pin计算中处理环境效应带来的影响,本文从两个方面进行了计算分析。首先,基于棋盘式多... 栅格非均匀计算过程中采用的全反射边界条件近似带来的中子射流效应和中子能谱干涉效应等环境效应对栅元均匀化常数具有较大影响。为在全堆芯pin-by-pin计算中处理环境效应带来的影响,本文从两个方面进行了计算分析。首先,基于棋盘式多组件问题对栅元均匀化群常数相对误差及各能群栅元不连续因子相对重要性进行了分析,可发现在等效均匀化常数中,热群不连续因子对全堆芯pin-by-pin计算精度的影响最重要;其次,基于最小二乘法建立了热群栅元不连续因子和堆芯中子学特征量之间的多项式函数关系,利用参数化技术提出了热群常数堆芯在线计算方法,其中堆芯中子学特征量包括扩散系数、移出截面、中子源项、归一化中子通量密度等。采用C5G7基准题和KAIST基准题进行了数值验证,计算结果表明,热群常数堆芯在线计算方法能有效降低全堆芯pin-by-pin计算特征值和棒功率相对误差,对处于不同燃料组件交界面附近的栅元,计算精度提升尤为显著。 展开更多

关键词 压水堆 pin-by-pin计算 环境效应 最小二乘法 函数化

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压水堆堆芯Pin-by-pin计算扩散系数的计算方法研究

6

作者 张斌 李云召 +4 位作者 吴宏春 刘勇 王冬勇 王星博 钟旻霄 《科技创新导报》 2020年第13期69-71,共3页

压水堆堆芯中子学计算中,扩散系数对堆芯Pin-by-pin计算结果有着重要的影响。本文对扩散系数的计算方法进行了研究,基于菲克定律,研究了三种不同的扩散系数归并方法。基于KAIST基准题分析比较了不同少群扩散系数的求解方法对堆芯Pin-by-... 压水堆堆芯中子学计算中,扩散系数对堆芯Pin-by-pin计算结果有着重要的影响。本文对扩散系数的计算方法进行了研究,基于菲克定律,研究了三种不同的扩散系数归并方法。基于KAIST基准题分析比较了不同少群扩散系数的求解方法对堆芯Pin-by-pin计算精度的影响,计算结果表明,采用以栅元总泄漏率守恒原则归并得到少群扩散系数的方法能兼顾特征值与棒功率的计算精度,拥有更好的计算效果。 展开更多

关键词 pin-by-pin计算 扩散系数 泄漏率守恒

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压水堆堆芯Pin-by-pin计算广义等效均匀化方法研究

7

作者 张斌 李云召 +4 位作者 吴宏春 刘勇 王冬勇 王星博 钟旻霄 《科技创新导报》 2020年第14期59-62,共4页

本文研究了广义等效均匀化方法在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中的理论模型,针对矩形指数函数展开扩散方法和矩形指数函数展开简化球谐函数(SP3)方法推导了零阶不连续因子和二阶不连续因子的计算公式,通过SP3方程形式构造伪固定源问题解决... 本文研究了广义等效均匀化方法在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中的理论模型,针对矩形指数函数展开扩散方法和矩形指数函数展开简化球谐函数(SP3)方法推导了零阶不连续因子和二阶不连续因子的计算公式,通过SP3方程形式构造伪固定源问题解决了高阶输运方程无法提供SP3方程中二阶中子通量密度的问题。数值结果表明,广义等效均匀化方法能有效提高压水堆堆芯Pin-by-pin计算的计算精度。 展开更多

关键词 pin-by-pin计算 矩形指数函数展开 广义等效均匀化方法 不连续因子

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EFEN-SP_3方法的加速与并行计算研究 被引量：3

8

作者 杨文 郑友琦 +2 位作者 吴宏春 曹良志 李云召 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B12期664-667,共4页

针对EFEN-SP3方法用于全堆芯pin-by-pin计算的计算效率仍有待进一步提高的问题,本文研究了粗网加速方法和空间并行算法。其中,粗网加速方法以空间、角度和能群在粗网内的中子守恒关系为基础,通过求解考虑粗网不连续因子的粗网再平衡方... 针对EFEN-SP3方法用于全堆芯pin-by-pin计算的计算效率仍有待进一步提高的问题,本文研究了粗网加速方法和空间并行算法。其中,粗网加速方法以空间、角度和能群在粗网内的中子守恒关系为基础,通过求解考虑粗网不连续因子的粗网再平衡方程来实现迭代计算的加速;基于MPI的空间并行算法,通过设计合理的并行方案保证负载平衡和最小化通信量,以充分发挥并行CPU的计算和存储能力,在保证并行效率的前提下进一步提高程序的计算效率。商用核电站堆芯算例的数值结果表明:粗网加速的加速比约为40;空间并行可在40个核的情况下保持60%以上的并行效率;在采用粗网加速的48核(主频为2.40GHz)并行计算条件下,4群、空间网格为289×289×218的压水堆全堆芯pin-by-pin计算用时约为100s。 展开更多

关键词 EFEN—SP3方法 全堆芯pin-by—pin计算 粗网加速 空间并行

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基于EFEN-SP_3方法的高性能全堆芯Pin-by-pin计算研究 被引量：2

9

作者 杨文 郑友琦 +2 位作者 吴宏春 曹良志 李云召 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期164-167,共4页

基于指数函数展开节块3阶简化球谐函数(EFEN-SP3)方法,通过采用基于标准消息传递界面(MPI)的空间并行算法实现高性能全堆芯Pin-by-pin计算,并开发了相应的程序EFEN。该程序通过合理设计区域划分方案以保证负载平衡并使通信次数最小化,... 基于指数函数展开节块3阶简化球谐函数(EFEN-SP3)方法,通过采用基于标准消息传递界面(MPI)的空间并行算法实现高性能全堆芯Pin-by-pin计算,并开发了相应的程序EFEN。该程序通过合理设计区域划分方案以保证负载平衡并使通信次数最小化,充分发挥并行中央处理器(CPU)的计算和存储能力;通过选择红黑Gauss-Seidel节块扫描算法避免区域分解引起的迭代格式退化。参考实际商用堆的堆芯布置,设计2个压水堆(PWR)全堆芯Pin-by-pin算例,相应的数值结果表明:该程序计算结果的精度在可接受范围内;通信周期对计算精度和并行效率的影响都很小;子区域表面体积比较小的区域划分方式具有较高的并行效率;用125个CPU进行一次空间网格数为289×289×218、能群数为4的PWR全堆芯Pin-by-pin计算所需时间约为900 s,并行效率约为90%。 展开更多

关键词 全堆芯pin-by-pin计算 EFEN-SP3方法 MPI 高性能计算

原文传递

基于非均匀变分节块法的pin-by-pin计算加速算法研究 被引量：1

10

作者 张滕飞 吴宏春 +4 位作者 曹良志 李云召 刘晓晶 熊进标 柴翔 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1160-1164,共5页

计算效率是制约pin-by-pin计算工程应用的主要因素之一。本文利用三维扩散的非均匀变分节块法的非均匀节块的描述能力,在不改变原问题栅元均匀化材料分布的前提下,将传统pin-by-pin计算中使用的均匀材料细网剖分方式替代为非均匀材料粗... 计算效率是制约pin-by-pin计算工程应用的主要因素之一。本文利用三维扩散的非均匀变分节块法的非均匀节块的描述能力,在不改变原问题栅元均匀化材料分布的前提下,将传统pin-by-pin计算中使用的均匀材料细网剖分方式替代为非均匀材料粗网剖分方式(粗网加速方法),既能保证pin-by-pin的计算分辨率,又能显著降低红-黑迭代所需的浮点数操作数目,减小内迭代的计算代价。针对外迭代,运用广义矩阵分离加速(GPM)算法和粗网有限差分(CMFD)算法提高源迭代的收敛速度,降低计算时间。数值结果表明,提出的加速算法能在保证计算精度的前提下,有效提高pin-by-pin计算的效率。 展开更多

关键词 加速pin-by-pin计算 非均匀变分节块法 粗网加速方法 广义矩阵分离加速算法 粗网有限差分算法

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压水堆堆芯Pin-by-pin均匀化计算中非均匀泄漏修正模型研究

11

作者 张斌 李云召 吴宏春 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期46-52,共7页

在压水堆堆芯Pin-by-pin均匀化计算中采用均匀泄漏修正模型及非均匀泄漏修正模型对组件计算的中子能谱进行修正,本文研究了Pin-by-pin均匀化计算中均匀泄漏修正模型及非均匀泄漏修正模型的实现方式,提出了非均匀泄漏修正模型和栅元均匀... 在压水堆堆芯Pin-by-pin均匀化计算中采用均匀泄漏修正模型及非均匀泄漏修正模型对组件计算的中子能谱进行修正,本文研究了Pin-by-pin均匀化计算中均匀泄漏修正模型及非均匀泄漏修正模型的实现方式,提出了非均匀泄漏修正模型和栅元均匀化方法的联合实现方式,并分析比较了不同栅元均匀化扩散系数产生方式的计算效果。数值结果表明,非均匀泄漏修正模型及由其产生的中子泄漏系数能有效提高压水堆堆芯Pin-by-pin计算的精度。 展开更多

关键词 非均匀泄漏修正模型 pin-by-pin均匀化计算 扩散系数

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