基于SARAX-LAVENDER的快堆光子釋熱行為分析

陳建達，鄭友琦，杜夏楠，吳宏春

(西安交通大學 核科學與技術學院，西安710049)

反應堆中的釋熱由中子釋熱和光子釋熱2部分組成[1]。在傳統的金屬冷卻快增殖堆中，光子釋熱約占總釋熱的13%[2]。不同類型的組件中，光子的釋熱份額各不相同。在非燃料區且中子通量密度較低的區域，如反射層組件、控制棒、屏蔽層和結構材料等，幾乎所有的釋熱都來自光子的貢獻。傳統的釋熱計算，或僅考慮中子的釋熱貢獻，或假定光子不進行輸運就地沉積，均會低估非燃料區的釋熱水平。在快堆的核設計中，熱應力計算、冷卻劑流量分配和非燃料組件的釋熱率計算等均涉及光子的釋熱率分布，迫切需要開發一個適用于快堆核設計的光子釋熱率計算程序。

SARAX-LAVENDER,簡稱LAVENDER,是西安交通大學NECP實驗室自主研發的適用于先進反應堆中子學分析系統的堆芯計算程序[3-4]，具有針對快堆特點的臨界計算、燃耗計算、反應性計算、臨界棒位搜索、重啟動和換料等功能，尚不具備求解中子-光子耦合輸運方程和精確計算堆內光子釋熱率分布的功能。本文基于中子輸運理論、光子輸運理論和中子-光子數據庫的制作，開發了中子-光子耦合輸運模塊和利用比釋動能因子精確計算堆內光子釋熱率分布與總釋熱率分布的計算模塊，并對比分析了設計模塊與HYDRA程序及蒙特卡羅程序的計算結果。

1 理論模型和計算流程

1.1 多群中子-光子數據庫的制作

用于LAVENDER輸運計算的多群中子-光子耦合數據庫結構如圖1所示。……