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快堆堆芯燃料管理优化研究

杨晓燕  
【摘要】:堆芯燃料管理优化对提高核电站的经济性至关重要,是国内外积极开展的前沿课题。堆芯燃料管理优化研究压水堆上取得了一定的成果。与压水堆相比,快堆发展相对迟缓,目前国内外都尚未对快堆的堆芯燃料管理优化进行系统的研究。第四代先进核能系统概念的提出及我国快堆技术的发展,也对快堆的堆芯燃料管理优化研究提出了新的要求。 本文以中国实验快堆(China Experimental Fast Reactor)和中国示范快堆(China Demonstration Fast Reactor)为研究对象,通过对优化算法和快堆堆芯计算程序的调研,优选特征统计算法(Character Statistic Algorithm)及快堆三维节块法程序HND为基本工具,开展快堆堆芯燃料管理优化的研究及相关程序的开发。 本文针对快堆的特点对CSA算法在快堆中的应用进行研究,定义出适用于快堆的特征变量并对特征变量在不同快堆中的应用进行研究,经计算表明CSA算法可以很好的与快堆的特点相结合并用于快堆的堆芯燃料管理优化。HND程序不具备燃耗计算功能,所用的截面库更新不便。因此,在本文中对HND程序进行进一步的开发,改进后的HND程序经验证可成功用于后续的快堆堆芯设计和燃料管理中。 微扰理论可以用于小反应性扰动的计算。本文结合快堆的特点,将微扰理论与CSA算法相结合用于快堆堆芯燃料管理的优化,计算结果表明微扰理论与CSA算法结合后可以在不损失优化全局性的同时大大提高优化的搜索效率,节省优化计算的时间。 本文中对CEFR的换料优化研究说明目前已有的CEFR换料方案是符合安全限值的较优的方案,并提出了较原方案更优的新CEFR平衡循环换料方案。CDFR作为我国正在设计中的大型示范快堆,目前尚无换料方案,本文中对CDFR的平衡循环进行换料优化的分析,为CDFR换料方案的设计提供了参考依据。


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