【摘 要】
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加速器驱动次临界系统（ADS）是嬗变高放长寿命核废物的强有力工具,束流瞬变对次临界堆的冲击是影响ADS可靠运行的关键问题之一。ADS次临界堆具有强“时间-空间”非均匀性及深次临界度等特点,导致传统中子动力学模型和分析方法难以直接用于ADS次临界堆束流瞬变动态特性研究,给ADS次临界堆束流瞬变动态特性研究带来了挑战。开展强“时间-空间”非均匀性的ADS次临界堆束流瞬变中子动力学模型与分析方法研究,对
【基金项目】
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加速器束流瞬变ADS次临界堆中子动力学时空演化特性与响应机理（11575079）,国家自然科学基金委员会,面上项目； 外源驱动次临界系统中子学动态参数高阶谐波影响机理与反应性准确测量（11875162）,国家自然科学基金委员会,面上项目；
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加速器驱动次临界系统（ADS）是嬗变高放长寿命核废物的强有力工具,束流瞬变对次临界堆的冲击是影响ADS可靠运行的关键问题之一。ADS次临界堆具有强“时间-空间”非均匀性及深次临界度等特点,导致传统中子动力学模型和分析方法难以直接用于ADS次临界堆束流瞬变动态特性研究,给ADS次临界堆束流瞬变动态特性研究带来了挑战。开展强“时间-空间”非均匀性的ADS次临界堆束流瞬变中子动力学模型与分析方法研究,对完善中子动力学理论,促进ADS工程研发具有重要学术意义。本论文开展了适用于ADS次临界堆强“时间-空间”非均匀性的“多模式”堆芯少群常数库的研究,基于ADS次临界堆中子时空动力学方法,提出了一套具有强适应性的ADS次临界堆束流瞬变中子时空动力学方法,开发了ADS次临界堆中子动力学改进准静态堆芯扩散程序TRIONES,并应用于ADS次临界堆束流瞬变动态特性影响分析研究。为解决采用现有单一“两步法”堆芯少群常数库无法描述ADS次临界堆束流瞬变中子注量率强“时间-空间”非均匀性的问题,本论文提出了适用于ADS次临界堆强“时间-空间”非均匀性的“多模式”堆芯少群常数库的研制方法。针对ADS次临界堆的中子学特性,开展基于改进准静态方法的ADS次临界堆中子时空动力学方法的研究,包括改进准静态方法:通过调整形状函数跟幅函数的时间步长,提升计算效率;形状函数的选取:考虑λ本征值中子注量率、稳态外源驱动中子注量率和α本征值中子注量率三种模式;权重函数的选取:考虑采用共轭λ本征值中子注量率;以及采用差分方法开展ADS中子时空动力学直接时间离散方法的研究。开发了ADS次临界堆中子动力学改进准静态堆芯扩散程序TRIONES,阐述其计算流程和相关计算模块的计算方法,并对TRIONES程序进行了验证。利用OpenMC程序构建ADS次临界堆芯三维非均匀计算模型,产生ADS次临界堆的均匀化12群常数库,并将其应用到TRIONES程序中,开展λ本征值（λ模式）、稳态外源驱动（S模式）和α本征值（α模式）三种模式的中子通量计算,归并、拟合产生可精确表征强“时间-空间”非均匀的“多模式”少群常数库,改进现有单一“两步法”群常数准静态模型,并实现束流瞬变“自适应调用”。基于束流瞬变工况时-空相关“多模式”堆芯少群常数,建立强“时间-空间”非均匀的ADS次临界堆束流瞬变中子时空动力学方法,开展束流瞬变“多模式”堆芯少群常数库对ADS次临界堆动态特性影响分析研究。分析ADS次临界堆在不同束流瞬变工况（断束工况、启堆再断束工况和断束再恢复工况）下、不同位置（四个典型位置）处和不同次临界度(keff=0.99、0.96和0.93)下的中子动力学结果的变化规律,结果表明:对于束流瞬变工况,有束流工况采用S模式、无束流工况采用α模式的“多模式”堆芯少群常数库的中子动力学结果的误差最小,较现有单一“两步法”堆芯少群常数库能够更精准的表征在ADS次临界反应堆中子动力学的时空演化特性。本论文基于束流瞬变工况时-空相关“多模式”堆芯少群常数改进准静态模型,提出了一套具有强适应性的ADS次临界堆束流瞬变中子时空动力学方法,能够更精准的表征强“时间-空间”非均匀的ADS次临界反应堆中子动力学的时空演化特性,完善了中子动力学理论,促进了ADS工程研发。
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