А. Ю. КУРЧЕНКОВ, В. И. МИТИН,
Д. Н. СКОРОХОДОВ, Г. В. ТИХОМИРОВ1
РНЦ «Курчатовский институт»
1Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
МОДЕЛИРОВАНИЕ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА
ВВЭР-1000 В ПРОГРАММЕ MCNP
Рассмотрены проблемы моделирования активной зоны и расчёта KC (коэффициентов нагрузки твэлов, окружающих трубку с ДПЗ) в активной зоне первого энергоблока Тяньваньской АЭС.
По результатам эксплуатации первого блока Тяньваньской АЭС возникла необходимость сравнения значений KC, полученных по программе ПЕРМАК. Для проведения расчёта была выбрана программа MCNP [1].
ТВС первого блока Тяньваньской АЭС имеют конструкционную особенность: трубка с ДПЗ смещена относительно центра ТВС, а некоторые ДПЗ размещены в ТВС с ОР СУЗ (Обычно ДПЗ располагается в центральном измерительном канале и не устанавливается в ТВС с ОР СУЗ).
В расчете KC с помощью программы MCNP можно выделить несколько этапов:
1) разработка программных средств для автоматизации задания и контроля входных данных;
2) задание входных данных – сборка активной зоны;
3) исследование погрешностей расчёта локальных параметров АЗ, связанных с особенностями реализации метода Монте-Карло в программе MCNP;
4) расчёт KC
Одна из главных проблем, которая была успешно решена в рамках настоящей работы – сложность задания детализированной АЗ с симметрией 360° в программе MCNP. Для упрощения процесса ввода данных была разработана программа, позволяющая задавать параметры АЗ в простом специализированном формате, который в дальнейшем преобразуется во входной файл MCNP. Также программа генерирует набор входных файлов для расчёта K∞ каждой ТВС, входящей в АЗ, по программе MCNP. Это позволяет осуществлять простой контроль входных данных на этапе сборки АЗ путём сравнения K∞, полученных по программе MCNP со значениями, полученными по другим программам. Значения, получаемые по программе MCNP, сравнивались с результатами, полученными по программе ТВС-М [2].
Коэффициент нагрузки твэлов, окружающих трубку с ДПЗ, равен отношению среднего энерговыделения в шести твэлах, окружающих трубку с ДПЗ, к среднему энерговыделению по данной ТВС.
Цель расчёта - сравнение KC в ТВС, равноудалённых от центра. Т. е. необходимо расчитать относительные энерговыделения во всех твэлах отдельных ТВС в АЗ с симметрией 360°.
АЗ с симметрией 360° является сложной слабосвязанной структурой – «трудной» для расчёта методом Монте-Карло. Поэтому требуется оценить погрешность расчёта потока нейтронов в симметричных относительно центра АЗ областях, обусловленную особенностями метода Монте-Карло и реализацией программы MCNP, а также исследовать возможные способы её уменьшения.
В частности, решено провести исследование влияния отклонения Keff АЗ от единицы на относительную погрешность потока нейтронов в равноудалённых от центра областях АЗ. Для этого собрана АЗ без отражателя, состоящая из одинаковых непрофилированных ТВС, представляющая собой строго симметричную структуру. В центральной измерительной трубке каждой ТВС регистрируется поток нейтронов. Для изменения критичности зоны меняется концентрация бора, растворённого в воде. Расчёты проводятся для различных значений Keff.
Для качественного расчёта локальных параметров АЗ требуется большое число разыгрываемых историй нейтронов. Для сокращения времени счёта расчёт разбивается на несколько этапов. На каждом последующем этапе увеличивается отношение количества нейтронов в поколении к числу поколений при неизменном количестве разыгрываемых историй. Источник, насчитанный в конце предыдущего этапа становится начальным источником следующего этапа.
Перед расчётом KC в АЗ проведён ряд расчётов бесконечных гетерогенных структур, состоящих из одиночных ТВС с ДПЗ и сравнение KC, полученных по MCNP и ТВС-М. Значения, полученные по двум программам, совпадают.
Список литературы
1. X-5 Monte Carlo Team, MCNP — A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5, LA-UR, Los Alamos National Laboratory (April 24, 2003)
2. , Курченков ТВС-М. Описание алгоритма и инструкция для пользователя. Отчёт РНЦ КИ, инв. N32/ от 01.01.2001.
