基于BEAVRS基準(zhǔn)題高保真建模的OpenMC程序和NECP-X程序的對(duì)比驗(yàn)證

沈芷睿孫啟政何東豪潘清泉張滕飛彭良輝楊偉焱

1（上海交通大學(xué)核能與核技術(shù)工程上海200240）

2（上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司上海200233）

在數(shù)值反應(yīng)堆高保真建模模擬中，一般采用兩類高保真計(jì)算程序，分別為蒙特卡羅程序和確定論程序。蒙特卡羅程序主要以MCNP（Monte Carlo NParticle Transport Code）［1］、JMCT（J Monte Carlo Code）［2］、RMC（Reactor Monte Carlo code）和SuperMC（Super Monte Carlo）［3］等為代表；確定論程序主要以nTRACER［4］、Decart［5］和MPACT［6］等為代表。NECP-X是西安交通大學(xué)反應(yīng)堆物理團(tuán)隊(duì)開發(fā)的確定論核反應(yīng)堆物理計(jì)算程序［7］。OpenMC是由美國麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology）的計(jì)算反應(yīng)堆物理小組開發(fā)的程序［8］，該程序可進(jìn)行臨界問題和多種固定源問題的計(jì)算，也包含了多群功能，主要應(yīng)用于反應(yīng)堆物理分析設(shè)計(jì)；可產(chǎn)生多群均勻化截面，也可以進(jìn)行緩發(fā)中子的產(chǎn)生計(jì)數(shù)。

反應(yīng)堆模擬評(píng)價(jià)和驗(yàn)證基準(zhǔn)題（BEAVRS benchmark）提供了典型的美國商用壓水堆堆芯的初始運(yùn)行周期1和重新裝載的運(yùn)行周期2的實(shí)測(cè)物理數(shù)據(jù)。該基準(zhǔn)題不僅包含了詳細(xì)的堆芯參數(shù)、燃料組成和其他重要組成的參數(shù)，還提供了熱態(tài)零功率條件下和運(yùn)行時(shí)堆芯的詳細(xì)結(jié)果和參數(shù)。

蒙特卡羅程序和MOC（Method of Characteristics）方法是高保真計(jì)算的代表，現(xiàn)階段就提高其效率問題展開了許多研究。例如將CAD（Computer-aided Design）轉(zhuǎn)換為蒙特卡羅幾何的轉(zhuǎn)換程序CMGC（The CAD to Monte Carlo geometry converter）可以準(zhǔn)確地形成CSG（Constructive Solid Geometry），從而提高M(jìn)CNP程序計(jì)算效率［9］，同時(shí)在SuperMC程序中采用線程級(jí)數(shù)據(jù)分解方法可滿足計(jì)算全堆芯高保真輸運(yùn)-燃耗計(jì)算的存儲(chǔ)，又能保持較高的并行效率［10］。MOC方法常被用于確定論程序中進(jìn)行輸運(yùn)計(jì)算，采用低階角通量非線性差分方程應(yīng)用于MOC方法可提高計(jì)算速度［11］。……