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核数据库是核反应堆研究和设计的基础和前提。采用SN方法求解中子输运方程时,能群越细计算结果越精确,但相应的计算时间也越长。对于聚变驱动次临界堆优化计算而言,需要对大量的装料方案进行循环输运计算。经验表明,使用细群库,如HENDL2.0/MG数据库(175群中子、42群光子)进行计算需要耗费大量的计算时间,在实际计算中难以接受。为了追求计算时间和计算精度的平衡,FDS团队研发了新的能群结构核数据库--粗群库(命名为HENDL2.1/CG)。
本论文在充分调研国内外核数据库发展的基础上,设计适用于次临界堆的粗群库(HENDL2.1/CG)。并使用《国际临界安全评价手册》、俄罗斯联邦高能物理研究所和日本大阪大学等学术机构进行的一系列球壳中子积分泄漏基准实验数据以及俄罗斯联邦技术物理研究所进行的光子积分泄漏基准实验例题对HENDL2.1/CG进行了基准测试,验证了其正确性和有效性。分别使用HENDL2.0/MG数据库和HENDL2.1/CG数据库对FDS-I初始keff为固定值时的装料方式作了优化计算,二者keff计算结果相差约1%,而计算耗时则为19:1。达到了研制HENDL2.1/CG数据库的目的。
最后,本文使用HENDL2.1/CG数据库对FDS-I嬗变功能包层进行优化计算和设计,设计长寿命次钢系核素嬗变份额最大时的初始装料情况。优化计算结果显示,聚变驱动次临界堆是嬗变长寿命次锕系核素的重要手段。