中国核学会学术年会--计算物理分会

九所承办中国核学会2017年学术年会计算物理分会简报

北京应用物理与计算数学研究所 花海灵

 

由中国核学会主办,中国核工业建设集团公司承办的“中国核学会2017年学术年会”于20171015日至19日在山东省威海市举行。吕敏、方守贤、陈佳洱以及我院的胡思得、张信威、傅依备等18名院士,来自政府部门、科研院所、核相关企事业单位的官员、专家、高管共1000余人参加了会议。

本次学术年会共设置了26个分论坛,交流围绕核技术发展中的热点问题和基础问题,涉及核能动力、核安全、铀矿地质、核工程力学、核化工、辐射防护、核医学、核技术工业应用、核材料等20多个学科,是核科学界学科最全面的展示交流。

 

 

 

开幕式现场



开幕式现场,各分会负责人携手合作、共创未来


我院科研人员大约50人参加了会议,分别在计算物理、核聚变与等离子体、核材料等分会场参加了口头报告和张贴报告。

                                

     

我所部分参会代表

我所邓稼先创新研究中心杨宇副研究员的报告“铀铌合金腐蚀机制中的d电子态效应”获得了“中国核学会2017年学术年会”优秀论文一等奖。报告主要介绍了其所在课题组近年来围绕铀铌合金微观腐蚀机制研究所取得的一些成果。优秀论文一等奖一共才有七篇,在众多的报告中脱颖而出实属不易,可喜可贺! 

    

20171017日,由我所承办的计算物理分会报告会于上午八点半在威海铂丽斯国际大酒店准时开始。来自全国各地的计算物理学者40多人参加了报告会。


 

报告会现场

报告会首先由北京应用物理与计算数学研究所蔚喜军研究员主持。

蔚喜军研究员主持报告会


第一个报告的是北京应用物理与计算数学研究所博士研究生张玉东,他的报告题目是“复杂流动过程的跨尺度建模与模拟—基于离散Boltzmann方法”。报告首先介绍了宏观模型和介观模型的区别和联系,并简单介绍了离散Boltzmann方法的建模思路,随后又介绍了离散Boltzmann方法在燃烧与爆轰、冲击可压流体系统、多相流和非平衡相变、RT不稳定性等方面的具体应用,基于离散Boltzmann方法获得了在复杂介质动态响应方面的一些新的认识。

 

第二个报告是中国核动力研究设计院的助理研究员康长虎,他的报告题目是HFETR辐照钼-锝靶对堆芯物理性能的影响研究”。HFETR是我国自主设计制造的第一座高通量工程试验堆,建堆目的是材料辐照考验、燃料辐照考验以及同位素辐照生产。HFETR辐照的材料种类多样,尺寸不一,堆芯布置十分复杂,钼-锝靶在HFETR内进行辐照以用于钼-锝发生器的制备。由于计算程序的不完善,之前在进行堆芯物理计算时并未真实的考虑钼-锝靶,本报告对HFETR堆芯参数的专用计算程序CELL进行了改进,建立了钼-锝靶少群参数计算模型,并将其用于堆芯物理计算中。通过分析,钼-锝靶对堆芯及周围组件的影响较小,不会影响反应堆的安全运行,说明HFETR辐照钼-锝靶是安全可行的。

 

第三个报告是中核能源科技有限公司翟杰中级工程师做的“高温气冷堆蒸汽发生器螺旋管数值模拟”。研究高温气冷堆作为第四代核电堆型,其小型化、模块化的设计理念和固有安全特性的技术优势越来越受到关注。高温气冷堆中所采用的蒸汽发生器为直流型、螺旋盘管、组件式结构,通过将局部错流流动的有利特征与整体上沿螺旋管的逆流流动相结合实现高效传热。本文对蒸汽发生器螺旋管内流动工质复杂的热工水力特性进行数值模拟研究,深入分析蒸发器螺旋管内的流动、换热规律,明确蒸发器一次侧和二次侧流动与换热的数学模型。采用清华大学核能技术设计研究院建造的10MW 高温气冷堆中小螺旋管式蒸汽发生器的设计参数进行数值模拟,对六个工况下的流动状态分别进行数值模拟,并将数值结果与实验结果进行了对比验证,验证本文方法的有效性和可靠性。本文数值方法得到的螺旋管出口温度误差都小于30℃,而数值结果的蒸发管总压降误差也在5%以内,具有较高的可靠性,较好地描述了功率等因素对系统稳定性的影响。

 

第四个报告人是中科院核能安全技术研究所研究员的毛小东。报告介绍了超级蒙卡核模拟软件SuperMC是中科院核能安全技术研究所·FDS团队自主研发的核设计与安全评价软件。软件以辐射输运为核心,支持包含燃耗、辐射源项/剂量/生物危害、材料活化与嬗变等的综合中子学计算,已在中国铅基实验堆ADS-CLEAR、华龙一号、国际热核聚变实验堆ITER为代表的 30 余个国际重大核工程中广泛应用,被国际经济合作与发展组织/核能署(OECD/NEA)收录并公开发布,并被ITER国际组织选为核设计分析基准软件。报告对SuperMC的最新进展也进行了介绍。

 

简短的茶歇之后,报告继续进行,上午的下半场报告由北京应用物理与计算数学研究所博士研究生张玉东主持。

 

来自中国核动力研究设计院的吴文斌高级工程师介绍了基于空间区域分解并行及多群多区域耦合PGMRES加速算法,采用IRAM算法求解了中子输运/扩散方程及其共轭方程的高阶谐波。采用IAEA3D扩散基准题、一维平板输运计算问题和二维C5G7基准题进行数值验证,中子输运/扩散方程与其共轭方程有完全相同的特征值谱,谐波与共轭谐波满足F正交性,共轭方程的基波数值解完全符合价值理论的解释。

 

接下来,来自核物理与化学研究所的高辉副研究员做报告,介绍了金属型脉冲堆反应性温度系数计算,脉冲反应堆是能够重复产生裂变脉冲的反应堆装置,金属型脉冲堆是通过热膨胀,自熄灭原理实现单次裂变脉冲的爆发,反应堆设计过程中需要知道反应性温度系数这一关键参数,他们建立了微扰法和分层法这两种温度系数计算方法,这两种方法均是中子输运和热力学计算相结合。采用这两种方法,分别计算了球形和二维装置的温度系数,其中Godiva装置的计算结果与实验相同,该方法对金属型脉冲反应堆的设计有重要意义。

 

上午最后报告的是中国核动力研究设计院的助理研究员康长虎,他的报告题目是:HFETR不同工况下碘坑深度计算。HFETR材料辐照和同位素辐照生产任务繁重,但为了保证材料辐照考验的均匀性,有时需要中途停堆进行材料的换面操作,但中途停堆后,反应堆会出现碘坑,以至于不能立即开启。本文就HFETR快速停堆、降功率停堆的碘坑深度进行了研究分析,同时分析了在寿期初和寿期末停堆后的碘坑深度。对后续的HFETR运行具有重要的参考意义。

 

下午报告会由中国核动力研究设计院的助理研究员康长虎主持。首先,北京应用物理与计算数学研究所的贾清刚助理研究员报告,他通过理论分析,给出了网栅或光源横向偏离束轴,网栅或光源相对束轴有小角度倾斜,光源不在网栅聚焦点上等失聚焦照相条件下的直穿辐射衰减因子,以及利用膜片堆叠制造网栅的影响。并通过蒙特卡洛数值模拟验证分析结果。结果表明,网栅失聚焦或膜片堆叠制造的影响相当于网栅孔的尺寸减小了,孔内其他位置的直穿辐射照射量保持不变。

 

接着,环境保护部核与辐射安全中心的王昆鹏高级工程师,做了报告:AP1000三维物理-热工耦合计算模型的建立及验证。报告以AP1000先进堆芯装载方案为研究对象,采用三维物理-热工耦合的方法建立了AP1000堆芯计算分析模型。首先利用轻水堆冷却剂系统瞬态计算程序RELAP5AP1000堆芯部位进行热工水力建模,其中对堆芯活性区进行了两种水力模型的建立。利用SCALE程序对先进装载的组件逐个进行截面计算,为导入后期的物理模型中做准备。再利用美国普渡大学开发的三维堆芯物理瞬态计算工具PARCS软件对堆芯活性区进行三维物理模型的建立。在并行虚拟机的环境下将RELAP5PARCS进行耦合,建立了AP1000耦合计算模型。为了验证模型的正确性,和西屋公司采用反应堆应用虚拟环境-堆芯仿真工具对AP1000堆芯进行三维仿真的计算结果进行对比验证,比较了热态零功率下的控制棒积分价值以及未插棒时堆芯径向功率分布的计算结果。结果显示虽然两个模型存在一定误差,但是仍在可接受范围内,可以据此模型对AP1000的弹棒事故进行计算分析。

 

 

 

报告会现场提问活跃


 

报告后部分代表合影留念

本次核学会年会,计算物理分会的报告安排紧凑而高效。虽然数量不多,但报告质量很高,少而精是这次计算物理分会的报告特点。报告主要涉及复杂流动的计算方法、SuperMC计算程序、求解中子输运方程的方法以及反应堆物理热工计算等诸多计算物理方向。报告精彩、讨论热烈。计算物理界的中青年学者们聚集一堂互相交流切磋,报告结束后大家还舍不得离去,就感兴趣的话题继续讨论沟通,互加联系方式期待下一步的合作。感谢中国核学会为大家提供这么好的交流平台,大家受益匪浅、收获颇丰。

 

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