高等核反應(yīng)堆物理

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
參考文獻(xiàn) 3
第2章 核數(shù)據(jù)庫制作 4
2.1 評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫 4
2.2 核數(shù)據(jù)處理 8
2.2.1 核數(shù)據(jù)處理的基本流程 8
2.2.2 多群數(shù)據(jù)計(jì)算方法 9
2.2.3 共振積分表的計(jì)算方法 12
2.2.4 能群結(jié)構(gòu) 12
2.3 燃耗數(shù)據(jù)庫的制作 13
2.4 中子動(dòng)力學(xué)參數(shù) 17
2.5 中子熱化截面 17
2.5.1 熱中子散射基本原理 17
2.5.2 熱中子散射截面計(jì)算 18
2.6 常用核數(shù)據(jù)處理程序介紹 20
2.6.1 NJOY 20
2.6.2 NECP-Atlas 20
2.6.3 PREPRO 20
2.6.4 FUDGE 21
2.6.5 FRENDY 21
2.6.6 GRUCON 21
參考文獻(xiàn) 21
第3章 中子輸運(yùn)方程 23
3.1 中子輸運(yùn)方程的導(dǎo)出 23
3.1.1 基本物理量 23
3.1.2 中子輸運(yùn)方程的建立 25
3.1.3 邊界條件 27
3.2 特征值問題 27
3.2.1 k特征值問題 27
3.2.2 α特征值問題 28
3.3 多群中子輸運(yùn)方程 30
3.3.1 分群理論及群常數(shù) 30
3.3.2 多群中子輸運(yùn)方程的源項(xiàng) 31
3.4 中子輸運(yùn)方程的積分形式 33
3.5 中子輸運(yùn)方程的二階形式 35
3.5.1 奇偶形式的中子輸運(yùn)方程 36
3.5.2 自共軛形式的SAAF方程 37
參考文獻(xiàn) 39
第4章 中子輸運(yùn)方程的確定論數(shù)值方法 40
4.1 球諧函數(shù)和簡化球諧函數(shù)方法 40
4.1.1 球諧函數(shù)和勒讓德函數(shù) 40
4.1.2 一維平板幾何下的PN方法 41
4.1.3 三維直角坐標(biāo)系下的PN方法 45
4.1.4 簡化球諧函數(shù)法和SP3方程 49
4.2 離散縱標(biāo)方法 51
4.2.1 SN方程的建立 51
4.2.2 一維平板幾何下的SN方法 52
4.2.3 三維直角坐標(biāo)系下的SN方法 54
4.2.4 射線效應(yīng)及其消除方法 59
4.3 特征線方法 61
4.3.1 特征線方程的建立 61
4.3.2 特征線方程的解 63
4.3.3 特征線追蹤技術(shù) 67
4.3.4 二維/一維耦合算法 71
4.4 碰撞概率方法 73
4.4.1 平源近似 75
4.4.2 二維多柱系統(tǒng)的*次碰撞概率 76
4.4.3 一維同心圓柱系統(tǒng)的*次碰撞概率 80
4.4.4 互易關(guān)系式 82
4.5 數(shù)值方法的加速技術(shù) 84
4.5.1 漸近源外推Lyusternik-Wagner方法 85
4.5.2 Wielandt加速方法 86
4.5.3 擴(kuò)散綜合加速方法 87
4.5.4 粗網(wǎng)有限差分方法 90
參考文獻(xiàn) 93
第5章 中子輸運(yùn)方程的擴(kuò)散近似及其數(shù)值方法 96
5.1 中子輸運(yùn)方程的擴(kuò)散近似 97
5.1.1 P1近似與P1方程 99
5.1.2 輸運(yùn)修正近似與中子擴(kuò)散方程 102
5.1.3 中子擴(kuò)散邊界條件 104
5.2 有限差分方法 107
5.2.1 網(wǎng)格剖分 107
5.2.2 方程離散 108
5.2.3 邊界條件離散 111
5.2.4 代數(shù)方程組構(gòu)建 112
5.2.5 迭代求解 112
5.3 節(jié)塊展開方法 113
5.3.1 網(wǎng)格劃分 113
5.3.2 中子平衡方程 113
5.3.3 橫向積分 114
5.3.4 基函數(shù)展開 115
5.3.5 橫向泄漏處理 117
5.3.6 凈中子流耦合方程 119
5.3.7 邊界條件 120
5.3.8 迭代求解 121
5.4 非線性迭代節(jié)塊方法 122
5.4.1 全局CMFD離散 123
5.4.2 全局與局部的非線性耦合迭代 124
5.4.3 局部兩節(jié)塊離散 125
5.5 非均勻變分節(jié)塊方法 128
5.5.1 泛函建立 129
5.5.2 泛函離散 130
5.5.3 響應(yīng)矩陣計(jì)算 132
5.5.4 迭代求解 133
參考文獻(xiàn) 134
第6章 中子輸運(yùn)方程的概率論數(shù)值方法 136
6.1 蒙特卡羅方法的基本原理 136
6.1.1 蒙特卡羅方法——統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法 136
6.1.2 收斂性與誤差 138
6.1.3 隨機(jī)數(shù) 140
6.1.4 隨機(jī)抽樣方法 142
6.2 蒙特卡羅方法求解中子輸運(yùn)問題 147
6.2.1 中子發(fā)射密度方程與蒙特卡羅模擬 147
6.2.2 中子輸運(yùn)歷史模擬 149
6.2.3 計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)方法 153
6.2.4 臨界問題求解 155
6.3 減方差技巧 159
6.3.1 減方差方法概述 159
6.3.2 幾何分裂與輪盤賭 161
6.3.3 隱吸收方法 161
6.3.4 權(quán)窗方法 161
6.3.5 CADIS方法 162
6.4 蒙特卡羅方法的加速技術(shù)和高性能計(jì)算* 166
6.4.1 蒙特卡羅大規(guī)模計(jì)算挑戰(zhàn) 166
6.4.2 粒子并行方法 168
6.4.3 數(shù)據(jù)分解并行方法 171
6.4.4 異構(gòu)并行方法 173
6.5 常用蒙特卡羅程序簡介 174
6.5.1 MCNP 174
6.5.2 Serpent 175
6.5.3 OpenMC 175
6.5.4 MONK 175
6.5.5 TRIPOLI-4 176
6.5.6 MVP/GMVP II 176
6.5.7 McCARD 176
6.5.8 RMC 177
6.5.9 JMCT 177
6.5.10 NECP-MCX 177
參考文獻(xiàn) 178
第7章 共振自屏計(jì)算方法 181
7.1 共振能區(qū)的中子能譜 183
7.1.1 均勻系統(tǒng)的漸近能譜 183
7.1.2 非均勻系統(tǒng)的漸近能譜 187
7.2 等價(jià)理論方法 189
7.2.1 逃脫概率有理近似 189
7.2.2 共振截面的計(jì)算與插值方法 194
7.2.3 柵格系統(tǒng)與丹可夫因子 195
7.3 子群方法 201
7.3.1 子群的物理意義 202
7.3.2 子群參數(shù)的計(jì)算 202
7.3.3 子群中子慢化方程及求解 206
7.3.4 子群方法中共振干涉效應(yīng)的處理 208
7.4 超細(xì)群方法 210
7.4.1 均勻系統(tǒng)的超細(xì)群慢化方程 210
7.4.2 非均勻系統(tǒng)的超細(xì)群慢化方程 212
7.4.3 超細(xì)群方法的發(fā)展與應(yīng)用 219
7.5 全局-局部耦合方法 220
7.5.1 全局-局部耦合方法的理論框架 221
7.5.2 全局效應(yīng)計(jì)算 221
7.5.3 耦合計(jì)算 222
7.5.4 局部效應(yīng)的計(jì)算 223
參考文獻(xiàn) 230
第8章 燃耗方程及其數(shù)值方法 232
8.1 燃耗方程 232
8.1.1 燃耗鏈 232
8.1.2 燃耗方程的形式 233
8.2 泰勒展開方法 234
8.3 線性子鏈方法 235
8.4 切比雪夫有理近似方法 237
8.5 常用程序介紹 238
8.5.1 ORIGEN 238
8.5.2 CINDER 238
8.5.3 FISPACT 239
8.5.4 DEPTH 239
8.5.5 NECP-ERICA 239
參考文獻(xiàn) 239
第9章 中子輸運(yùn)共軛方程與微擾理論 241
9.1 中子輸運(yùn)共軛方程與中子價(jià)值 241
9.1.1 內(nèi)積及共軛算符 241
9.1.2 中子輸運(yùn)方程的共軛形式 244
9.1.3 共軛方程的本征值及本征函數(shù) 247
9.1.4 多群共軛方程及其求解 248
9.1.5 中子價(jià)值 250
9.2 微擾理論 252
9.2.1 一階微擾理論 252
9.2.2 廣義微擾理論 257
9.2.3 高階微擾理論 259
9.3 微擾理論在反應(yīng)堆物理分析中的應(yīng)用 261
9.3.1 應(yīng)用微擾理論計(jì)算特征值敏感性系數(shù) 261
9.3.2 應(yīng)用高階微擾理論計(jì)算控制棒價(jià)值 264
參考文獻(xiàn) 268
第10章 核反應(yīng)堆中子動(dòng)力學(xué) 269
10.1 中子動(dòng)力學(xué)理論 269
10.1.1 與時(shí)間有關(guān)的反應(yīng)堆中子學(xué)現(xiàn)象 269
10.1.2 反應(yīng)堆動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象 270
10.1.3 緩發(fā)中子 270
10.2 點(diǎn)堆中子動(dòng)力學(xué) 272
10.2.1 一般點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)方程 272
10.2.2 精確點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)方程 275
10.2.3 數(shù)值計(jì)算方法簡介 277
10.2.4 點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用 284
10.3 時(shí)空中子動(dòng)力學(xué) 293
10.3.1 時(shí)間直接離散法 296
10.3.2 因式分解法 298
10.3.3 模項(xiàng)展開法 300
參考文獻(xiàn) 302
第11章 壓水堆堆芯物理計(jì)算方法 304
11.1 柵格計(jì)算 306
11.1.1 泄漏修正方法 306
11.1.2 輸運(yùn)-燃耗耦合方法 310
11.1.3 分支計(jì)算 311
11.2 等效均勻化計(jì)算 311
11.2.1 均勻化基本原理 312
11.2.2 傳統(tǒng)均勻化方法 314
11.2.3 等效均勻化方法 316
11.2.4 超級(jí)均勻化方法 318
11.2.5 圍板/水反射層均勻化方法 319
11.2.6 均勻化常數(shù)參數(shù)化 324
11.3 堆芯穩(wěn)態(tài)計(jì)算 330
11.3.1 精細(xì)功率重構(gòu)方法 330
11.3.2 控制棒尖齒效應(yīng)處理方法 336
11.3.3 動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算方法 338
11.4 堆芯瞬態(tài)計(jì)算 339
11.4.1 瞬態(tài)物理-熱工耦合計(jì)算 340
11.4.2 耦合方式 340
11.4.3 耦合途徑 343
11.4.4 網(wǎng)格映射與時(shí)間步長 343
11.5 典型壓水堆核設(shè)計(jì)程序簡介 345
11.5.1 SCIENCE軟件 345
11.5.2 CASMO/SIMULATE軟件 347
11.5.3 NECP-Bamboo軟件 347
參考文獻(xiàn) 349
第12章 敏感性和不確定性分析 351
12.1 基本概念 351
12.1.1 數(shù)學(xué)定義 352
12.1.2 核數(shù)據(jù)的協(xié)方差 352
12.1.3 敏感性分析與不確定性分析 354
12.2 基于微擾理論的分析方法 356
12.2.1 中子輸運(yùn)計(jì)算敏感性分析 356
12.2.2 燃耗計(jì)算敏感性分析 359
12.3 基于統(tǒng)計(jì)學(xué)抽樣的分析方法 363
12.3.1 基本理論 364
12.3.2 抽樣方法 365
12.3.3 核數(shù)據(jù)擾動(dòng)和自洽守恒原則 366
12.4 核反應(yīng)堆不確定性分析及應(yīng)用 371
12.4.1 核反應(yīng)堆不確定性分析 371
12.