FLUKA和OpenMC在ADS靶堆耦合計算中的應(yīng)用.pdf

1、加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)（Accelerator Driven Subcritical System，簡稱ADS）是目前國際上公認(rèn)的最優(yōu)核廢料處置方案，關(guān)于加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)的研究一直是近幾年核能領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前用于加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)的計算軟件主要是由洛斯阿拉莫斯實(shí)驗室開發(fā)的MCNPX程序。不過要使用MCNPX必須先得到官方的授權(quán)，這對國內(nèi)的研究人員來說相對比較困難。針對這一問題，本文使用開源的蒙特卡羅程序FLUKA和OpenMC來

2、實(shí)現(xiàn)ADS靶堆耦合計算，通過與MCNPX的對比計算，對這種方法的精度進(jìn)行評估。
　　散裂靶和次臨界堆芯的耦合計算可以分為兩步:散裂中子在靶區(qū)的產(chǎn)生以及中子在次臨界堆芯內(nèi)的輸運(yùn)。根據(jù)這一思路，首先利用FLUKA對高能質(zhì)子轟擊靶材料發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行模擬，使用FLUSCW用戶自定義程序記錄從靶區(qū)向堆芯泄露的中子的能量、位置、角度、權(quán)重等信息;然后編寫源文件轉(zhuǎn)換程序，將這些信息處理成為OpenMC可以讀取的HDF5格式的外中子源文件;最后，

3、利用OpenMC的固定源計算功能，對這些散裂中子在堆芯內(nèi)的輸運(yùn)過程進(jìn)行模擬，從而得到堆芯內(nèi)的中子通量分布情況。在耦合計算過程中，針對OpenMC在固定源計算中存在的一些問題，對其源程序進(jìn)行了修改，使其能夠滿足計算的需求。
　　為了論證這種計算方法的可行性及準(zhǔn)確性，本文將FLUKA-OpenMC耦合計算與MCNPX直接計算得到的堆芯中子通量進(jìn)行了對比。計算分別采用OECD-ADS基準(zhǔn)題模型以及基于中國加速器驅(qū)動嬗變研究裝置CIADS

4、建立的靶堆耦合模型。結(jié)果表明，兩種方法給出的中子能譜形狀一致。由于數(shù)據(jù)庫能量上限的限制，在OpenMC的計算過程中忽略了20MeV以上的高能散裂中子，這導(dǎo)致通量計算結(jié)果比MCNPX偏小約10％～15％。本文將國際原子能機(jī)構(gòu)公布的ADS-HE高能數(shù)據(jù)庫用于一個簡化的ADS模型的計算之中，以計入高能中子對計算結(jié)果的影響。計算表明兩種方法得到的通量計算結(jié)果一致，數(shù)值相差在3％以內(nèi)。這證明利用FLUKA-OpenMC耦合用于ADS系統(tǒng)的靶堆耦合