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临界事故报警系统的相似性

徐源 江世航 杨海峰 易璇 邵增

徐源, 江世航, 杨海峰, 等. 临界事故报警系统的相似性[J]. 强激光与粒子束, 2024, 36: 086001. doi: 10.11884/HPLPB202436.230368
引用本文: 徐源, 江世航, 杨海峰, 等. 临界事故报警系统的相似性[J]. 强激光与粒子束, 2024, 36: 086001. doi: 10.11884/HPLPB202436.230368
Xu Yuan, Jiang Shihang, Yang Haifeng, et al. Similarity analysis applied to nuclear criticality accident alarm systems[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2024, 36: 086001. doi: 10.11884/HPLPB202436.230368
Citation: Xu Yuan, Jiang Shihang, Yang Haifeng, et al. Similarity analysis applied to nuclear criticality accident alarm systems[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2024, 36: 086001. doi: 10.11884/HPLPB202436.230368

临界事故报警系统的相似性

doi: 10.11884/HPLPB202436.230368
详细信息
    作者简介:

    徐 源,xuyuan@cnpe.cc

    通讯作者:

    杨海峰,yanghf@cnpe.cc

  • 中图分类号: TL731

Similarity analysis applied to nuclear criticality accident alarm systems

  • 摘要: 为了确定用于场所监测的临界事故报警系统合适的报警阈值,需选用相似的基准实验进行验证。根据设备室临界事故报警系统的特征,构建了简易模型和具有代表性的包含多个设备的虚拟设备室模型。针对固定源问题,在蒙卡程序(RMC)中实现了基于微分算符抽样法计算敏感性系数的功能。随后,运用敏感性和不确定度分析方法对系统间的相似性进行了研究,并深入分析了影响相似性的因素。计算分析结果显示,对于简易模型,源项能谱和混凝土材料对系统间的相似性有较大影响,探测器与内侧墙面之间的混凝土厚度对相似性有一定影响,而源项的几何位置对相似性的影响较小,乏燃料成分对相似性的影响可以忽略不计。根据本文提出的相似性分析流程进行计算得出,简易模型与虚拟设备室模型的相似性较高,基于简易模型的研究结论适用于虚拟设备室模型,可为工程上的临界报警系统相似性研究提供参考。
  • 图  1  小模型DS算例在z=0 cm处的切面图

    Figure  1.  XY view of case DS at z=0 cm

    图  2  算例Geo11-111和Geo21-211中子源位置示意图

    Figure  2.  XY view of varied position of neutron source for cases Geo11-111 and Geo21-211

    图  3  算例GeoH1-5中子源位置示意图

    Figure  3.  XZ view of varied position of neutron source for cases GeoH1-5

    图  4  算例Geo11-111 Geo21-211之间的相似性系数热图

    Figure  4.  Heat map of similarity coefficients between cases Geo11-111 Geo21-211

    图  5  算例GeoH1-5之间的相似性系数热图

    Figure  5.  Heat map of similarity coefficients between cases GeoH1-5

    图  6  算例DS, Det1, Det2之间的相似性系数热图

    Figure  6.  Heat map of similarity coefficients between cases DS, Det1, and Det2

    图  7  算例DS, Det1, Det2探测位置处的计算结果

    Figure  7.  Results of detector in cases DS, Det1, and Det2

    图  8  算例DS, ES1, ES2的中子源能谱对比图

    Figure  8.  Energy spectrum of neutron source in cases DS, ES1, and ES2

    图  9  算例DS, ES1-4之间的相似性系数热图

    Figure  9.  Heat map of similarity coefficients between cases DS and ES1-4

    图  10  算例DS, M1-4之间的相似性系数热图

    Figure  10.  Heat map of similarity coefficients between cases DS and M1-4

    图  11  虚拟设备室切面图

    Figure  11.  XY view of the virtual equipment room model

    图  12  小模型DS算例与虚拟设备室模型之间的相似性系数

    Figure  12.  Similarity coefficient between cases DS and virtual equipment room model

    表  1  小模型DS算例尺寸数据

    Table  1.   Dimensions of case DS

    x-coordinate range/cm y-coordinate range/cm z-coordinate range/cm
    inside of wall −500~+500 −500~+500 −500~+500
    outside of wall −600~+600 −600~+600 −600~+600
    tunnel −5~+5 530~600 −5~+5
    detector −5~+5 530~540 −5~+5
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    表  2  小模型DS算例设备与中子源尺寸数据

    Table  2.   Dimensions of the storage device and the neutron source for case DS

    x-coordinate of axis/cm y-coordinate of axis/cm z-coordinate range/cm radius/cm
    storage device 0 434.5 −40.5~+40.5 45.5
    neutron source 0 323.5 −40.5~+40.5 45.5
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    表  3  虚拟设备室整体尺寸

    Table  3.   Dimensions of the virtual equipment room model

    x-coordinate range/cm y-coordinate range/cm z-coordinate range/cm
    inside of wall 0~+675 0~+900 −600~+600
    outside of wall −150~+825 0~+1050 −800~+750
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    表  4  小模型DS算例与虚拟设备室各算例之间的相似性系数贡献

    Table  4.   Most important contributions from varied reactions to similarity coefficients between cases DS and the virtual equipment room model

    nuclide-reaction contributions to similarity coefficient
    a b c d e g h i l
    H-inelastic scattering 4.71×10−1 4.17×10−1 4.16×10−1 4.03×10−1 4.31×10−1 4.15×10−1 4.50×10−1 4.15×10−1 4.01×10−1
    28Si-(n, γ) 2.58×10−1 2.64×10−1 2.72×10−1 2.69×10−1 2.67×10−1 2.71×10−1 2.60×10−1 2.72×10−1 2.70×10−1
    58Ni-(n, γ) 1.55×10−1 1.59×10−1 1.63×10−1 1.61×10−1 1.60×10−1 1.62×10−1 1.56×10−1 1.64×10−1 1.62×10−1
    16O-elastic scattering −3.92×10−2 −4.23×10−2 −4.16×10−2 −4.38×10−2 −4.17×10−2 −4.18×10−2 −4.09×10−2 −4.40×10−2 −4.15×10−2
    39K-(n, γ) 2.01×10−2 2.06×10−2 2.12×10−2 2.10×10−2 2.08×10−2 2.11×10−2 2.03×10−2 2.12×10−2 2.11×10−2
    40Ca-(n, γ) 8.28×10−3 8.47×10−3 8.73×10−3 8.62×10−3 8.56×10−3 8.67×10−3 8.34×10−3 8.73×10−3 8.67×10−3
    H-(n, γ) 7.97×10−3 8.14×10−3 8.39×10−3 8.29×10−3 8.22×10−3 8.34×10−3 8.02×10−3 8.40×10−3 8.33×10−3
    H-elastic scattering 5.33×10−3 5.93×10−3 5.91×10−3 5.95×10−3 5.65×10−3 5.83×10−3 5.67×10−3 5.94×10−3 6.22×10−3
    27Al-(n, γ) 4.52×10−3 4.62×10−3 4.77×10−3 4.71×10−3 4.67×10−3 4.74×10−3 4.55×10−3 4.77×10−3 4.73×10−3
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  • [1] GB/T15146.9-1994, 反应堆外易裂变材料的核临界安全 核临界事故探测与报警系统的性能及检验要求[S]

    GB/T15146.9-1994, Nuclear criticality safety for fissile materials outside reactor-Performance and testing requirements for nuclear criticality detection and alarm systems[S]
    [2] 丘意书. 基于RMC的核数据敏感性与燃耗不确定度分析方法研究[D]. 北京: 清华大学, 2017

    Qiu Yishu. Nuclear data sensitivity and uncertainty analysis in the burnup calculation based on RMC code[D]. Beijing: Tsinghua University, 2017
    [3] Broadhead B L, Hopper C M, Childs R L, et al. Sensitivity and uncertainty analyses applied to criticality safety validation, methods development. Volume 1[R]. Oak Ridge National Lab., 1999.
    [4] Marshall W J, Clarity J B, Rearden B T. A review of TSUNAMI applications[J]. Transactions of the American Nuclear Society, 2020, 123(1): 795-798.
    [5] Zheng Youqi, Qiao Liang, Wan Chenghui, et al. Sensitivity analysis and similarity evaluation of sodium-cooled fast reactor in large size[J]. Annals of Nuclear Energy, 2019, 125: 283-290. doi: 10.1016/j.anucene.2018.11.026
    [6] Ning Tong, Zhou Qi, Chen Xiaoliang, et al. Application of similarity analysis method in zero-power experimental validation[J]. The European Physical Journal Conferences, 2020, 239: 17017. doi: 10.1051/epjconf/202023917017
    [7] Wang Kan, Li Zeguang, She Ding, et al. RMC—A Monte Carlo code for reactor core analysis[J]. Annals of Nuclear Energy, 2015, 82: 121-129. doi: 10.1016/j.anucene.2014.08.048
    [8] Rief H. Generalized Monte Carlo perturbation algorithms for correlated sampling and a second-order Taylor series approach[J]. Annals of Nuclear Energy, 1984, 11(9): 455-476. doi: 10.1016/0306-4549(84)90064-1
    [9] Choi S H, Shim H J, Kim C H. Development of generalized perturbation theory algorithms for Monte Carlo eigenvalue calculations[J]. Nuclear Science and Engineering, 2018, 189(2): 171-187. doi: 10.1080/00295639.2017.1388089
    [10] 江世航, 徐源, 王侃, 等. 基于RMC的蒙卡屏蔽计算敏感性分析方法[C]//第十九届反应堆数值计算与粒子输运学术会议暨2023年反应堆物理会议

    Jiang Shihang, Xu Yuan, Wang Kan, et al. RMC-based Monte Carlo shielding computation sensitivity analysis method[C]//CORPHY2022
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-19
  • 修回日期:  2024-05-08
  • 录用日期:  2024-05-08
  • 网络出版日期:  2024-05-16
  • 刊出日期:  2024-07-04

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