ICS 27.120.20 F 65 NB 备案号：36027—2012 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 20102—-2012 代替EJ/T1014—2005 核反应堆稳态中子反应率 分布和反应性的确定 Determination of steady state neutron reaction rate distributions and reactivity of nuclear reactors 2012-01-06发布 2012-04-06实施 发布 国家能源局 NB/T 20102—2012 目 次 II 前言 范围 1 1 2术语和定义 1 2 3计算方法 10 4计算系统的验证和确认 12 5文件， 各堆型物理计算流程图 13 附录A（规范性附录） NB/T 20102—2012 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准代替EJ/T1014—2005《核反应堆稳态中子反应率分布和反应性的确定》，与EJ/T1014-2005 相比，主要技术变化如下： 修改了第1章“范围”，删除了“本标准适用范围”框图； 增加了“栅格，栅格单元”、“确认”和“验证”三条术语； “数据系”相关术语修改为“数据库”； 一增加了3.2条件（10）“燃料温度（多普勒反馈）”； 修改了3.6.1“模型”； 修改了3.9.2“压水堆(PWR)堆芯物理计算方法”； 修改了3.9.5“重水堆(HWR)堆芯物理计算方法”； 修改了各堆型“物理计算流程图” 本标准由能源行业核电标准化技术委员会提出。 本标准由核工业标准化研究所归口。 本标准起草单位：中国核动力研究设计院。 本标准主要起草人：王连杰、陈长、于颖锐。 本标准于1996年月首次发布，2005年第一次修订。 II NB/T20102—2012 核反应堆稳态中子反应率分布和反应性的确定 1范围 本标准规定了确定核反应堆稳态中子反应率分布和反应性的计算步骤，验证和确认计算系统有效性 的方法以及编写报告文件的内容和要求。 本标准适用于压水堆、沸水堆、液态金属堆、重水堆和高温气冷堆的稳态中子反应率分布和反应性 的确定。 2术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 2. 1 栅元和超栅元cellandsupercell 栅元一词表示与冷却剂(以及可能附加的慢化剂和结构材料)组合在一起的一个或多个堆芯单元。为 计算上方便，假设栅元在反应堆内是重复排列的。栅元最简单例子是棒栅元，棒栅元中单一燃料棒四周 围着冷却剂(如轻水、重水或液态钠)。另一例子是在一管内有一束重水冷却的燃料棒，管外四周围着重 水慢化剂。对于一些应用，还可采用比较复杂的几何结构，他们经常被称为超栅元或组件栅元，最简单 例子是栅元外面附加一层介质区，以考虑栅元外介质成分对能谱的影响。另一个例子是栅元结构中，除 了燃料、冷却剂和慢化剂外，还包含有反应性装置。有时超栅元也可理解为几个相邻棚元组成棚元集团， 反应堆由这些栅元集团重复排列而成。 2. 2 数据库datalibrary 对于感兴趣的应用领域所需要的各种材料和各种核反应过程的微观截面和核常数之集合。 2. 3 评价数据库 evaluateddatalibrary 对反应堆计算涉及的能量和角度范围指定的一套完整和基本的数据库，它建立在实验测量结果和核 理论基础上的，并且是按相互作用过程的最好物理描述评价过的数据库。评价数据库同反应堆成分、几 何条件、能群结构或能谱无关。 2. 4 经处理的连续数据库processedcontinuousdataIibrary 使用特定算法将评价数据库进行扩展或简化而得到的一套数据库。此数据库与反应堆成分、几何条 件、能群结构或能谱无关。 2. 5 平均数据库averageddatalibrary 按特定能群结构、用特定权重函数对评价数据库或经处理的连续数据库进行加权平均而得到的一套 数据库。绝大多数反应堆分析(例如轻水堆)中采用的应用无关的平均数据库，是通过对原始核评价数据 库(例如ENDF/B)进行处理得到的。 NB/T20102—2012 2. 6 应用无关的多群applicationindependentmultigroup 一种很细致的离散能群结构。这种能群结构精细到其群常数可认为与反应堆成分和几何条件无关， 或者对丁较宽范围的反应堆分析来说，与中子能谱无关。这种应用无关的多群结构可直接用于反应堆设 计中的能谱计算，或者用于产生与应用有关的多群常数。应用无关的多群数据库是平均数据库中的一种 类型。 2.7 应用有关的多群application dependent multigroup 介于应用无关多群结构和少群结构之间的离散能群结构。应用有关的多群结构是通过估计的中子能 谱使群常数与反应堆成分有关。应用有关的多群数据库是平均数据库中的一种类型。 2. 8 少群few-group 特定应用中所采用的一种能群结构。一个区的少群常数与指定的反应堆成分和几何有关，这种依赖 关系通过计算得到的能谱来体现。 2. 9 栅格，栅格单元lattice,latticecell 通常指一个燃料组件单元，包括与其紧密关联的外部环境，例如与其关联的慢化剂。 2.10 确认validation 确定应用一个程序模型描述真实问题的准确程度的过程。 2.11 验证verification 确定一个程序模型的执行能够正确地体现开发者的模型理念并正确地求解模型的过程。 3计算方法 3.1概述 本标准范围内的计算应通过下列典型步骤来完成： a) 利用平均数据库、同位素的核密度和几何条件（一般情况下为重复排列的栅元或超栅元儿何条 件），对每一种不同的反应堆区域或成分，计算与应用有关的中子能谱： b) 利用上述中子能谱，将平均数据库中的截面归并成少群截面； c) 利用上述中子能谱和空间分布，对棒栅元和组件栅元的截面进行均匀化处理； (P 利用少群截面和有关反应堆的几何条件，计算反应性和反应堆内少群中子注量率的空间分布： e) 利用上述信息，计算反应堆成分或部件内的反应率； f）利用上述信息，计算核燃料同位素成分以及可能有的反应堆其他受辐照部件的变化。 对某些问题的应用，可以不采用归并成少群形式，而用多群截面和有关反应堆的几何信息，计算反 应性和反应堆内多群中子注量率的空间分布。 对于给定问题，并非上述所有计算步骤都要执行。但是如采用与此不同的其他计算步骤，应按第4 章的规定进行验证和确认。 3.2计算中考虑的条件 对计算有重要影响的所有条件都应予以考虑，所有计算方法应能在这些条件下对反应堆成分和结构 进行处理。 2 NB/T20102—2012 有重要影响的条件包括： a）反应堆内有控制元件或控制组件： 反应堆内有可燃或可溶中子吸收体； c) 反应堆内有相邻的相异燃料组件； d) 燃料组件内有不同成分和布置的燃料； ( 与工况有关的燃料温度和冷却剂或慢化剂的密度改变； f) 工况随燃耗的变化，包括燃料组件以前的功率史、冷却剂密度史、控制史和燃料组件燃耗史； g) 堆芯外存在对计算有重要影响的材料和条件，如PWR的堆芯围板等； h) 反应堆内有源、探测器、结构材料、辐照样品和实验装置； i) 温度的空间变化； j) 燃料温度(多普勒反馈)； 重要核素如氙、和钢系元素核密度的空间变化和时问变化（时问变化通过“准静态”模拟）。 k) 这些是常见的重要条件，但不局限于此，应根据具体反应堆的情况，考虑对计算有重要影响的所有 条件。 3.3多群截面 3.3.1基本数据 3.3.2多群常数的制作 3.3.2.1处理评价数据库 从评价数据库出发制作多群常数时，应先将评价数据库处理成平均数据库。多群常数对能量有关权 重谱和能群结构的选择很敏感，能群数越少，敏感性越强，故制作平均数据库时，应保证有足够多的能 群。应估计出用作权重谱的反应堆中了能谱，建议从相同或类似反应堆的测量中得到，或者根据中子能 谱的解析模型计算得到。多群输运截面应利用估计的反应堆中子能谱计算得出。 3.3.2.2归并应用无关的平均(或多群)数据库 应利用与应用有关的能谱，将应用无关的平均数据库制作成与应用有关的多群常数。在制作过程中 选用的权重谱应使系统的一些重要物理特征保持守恒。这些物理特征通常包括反应率以及其他一些物理 量。 3.4系统有关的能谱计算 3.4.1概述 多群常数用于计算所研究系统的中子能谱。与系统有关的能谱与反应堆几何条件、材料成分和运行 条件有关，同时还要考虑中子泄漏的影响。从反应堆某一区到另一区，中子能谱发生变化，因此对反应 堆具有代表性的几个区域，应计算各自的中子能谱。 3.4.2栅元和超栅元的选择 堆芯由栅元重复排列而成，如由有关结构材料以及与其相关的冷却剂和(或)慢化剂构成的单一燃料 棒栅元或燃料组件栅元(有时这种形式可扩展至中子吸收体或水腔)。计算能谱前，应考察栅元及其周围 环境，以确认栅元内能谱仅仅由栅元本身及其周围与栅元相类似的环境所决定，或者栅元内能谱还受其 他非类似栅元区域的影响。如果是后者，可以定义为超栅元，计算超栅元特征能谱。超栅元除栅元外， NB/T 20102--2012 还应包括由非栅元材料(如水流道、控制棒和结构材料)组成的附加区。其他非栅元区如吸收体，如果它 们对能谱有较大影响，应包含在超栅元内。对于栅元或者超栅元，规定的外边界条件应与对称假设相一 致。 3.4.3栅元环境 假设反应堆由相类似的栅元或超栅元排列而成。如果栅元内能谱还受外部区域的影响，在能谱计算 中应包括这些影响。这些影响由穿过栅元或超栅元边界的中子泄漏引起，因此同中子能量和飞行方向有 关。燃料的温度效应(如