24. 均匀化群常数(仅限企业版本)

RMC具备群常数产生功能,可以进行组件或者栅元均匀化计算,为堆芯程序提供均匀化少群常数。

目前RMC均匀化功能包含少群常数产生模块、并群并区模块、B1修正模块、SPH等效修正模块以及堆芯耦合接口模块; 在随机介质输运的基础上具备随机几何均匀化少群常数产生功能。

24.1. 群常数模块输入卡

GroupConstant
Universe =<UnivIndexU>
Energy=<ErgBin>
Wims=<Params>
Bone=<Params>
Equivalence=<EquivalenceMethod> <Params>
Hybrid=<Params>
Angular=<Params>
Volume=<Params>

其中,

  • GroupConstant为均匀化群常数输入卡的关键词;
  • Universe为均匀化计算目标对象的空间ID,与CSG几何中的空间编号保持一致;
  • Energy为均匀化少群常数的能群结构,默认的能群结构为以0.625ev为分界能的2群结构, 用户也可以输入具体的能量值作为分界能进行能群划分。需要指出的是能群分界能以升序方式输入;
  • Wims关键词用来指示是否使用两步法来进行均匀化计算,默认开启,即Wims=1; Wims=0表示一步法计算少群常数。其中默认细群结构采用69群WIMS能群结构;
  • Bone关键词表示是否进行B1修正处理。Bone=1表示开启,Bone=0表征不采用B1修正计算处理,B1修正针对单组件全反射模型,默认开启;
  • Equivalence关键词表示是否进行等效修正计算,Equivalence=0表示不使用等效修正;Equivalence=1表示计算组件不连续因子, 此时后面的<Paras>需要用户输入组件类型,1表示四边形组件,2表示六边形组件,目前软件仅支持四边形组件计算;Equivalence=2表示 超级均匀化处理,此时后面的<Paras>需要用户输入SPH的迭代次数; 注意: SPH计算对单区域无效,单区域SPH因子为1。程序支持用户在Universe卡输入包含lattice结构的单个区域,此时程序在用户开启 SPH时会自动搜索包含的最上层lattice,并对其展开分别为每一个cell统计群常数,该扩展区域采用一步法,不进行B1修正。 若Universe卡输入多个区域,则SPH不会对这些区域进行展开。 SPH功能同时也会输出 <输入文件名_SPH.h5> 文件,里面包含每个区域的通量以及体积, 输入输出文件可以参考test目录下的 TwoFuelRod_SPH 以及 Assembly_SPH两个算例。
  • Hybrid关键词表示针对不同的堆芯多群程序提供相应的均匀化少群常数, 当前仅支持Hybrid=0(默认值,表示不输出) 和Hybrid=1(表示产生多群蒙卡堆芯程序需要的少群常数,ACE格式)两个选项。 注意:若该区域是开启SPH后扩展的均匀化子区域,则输出的多群文件为:<xs扩展区域用户空间编号_该区域在lattice的ID>;若是非扩展区域,则是: <xs_区域用户空间编号>。
  • Angular关键词与Hybrid=1相对应,表示角度信息,目前可以为多群蒙卡提供5阶角数据。Angular输入选项可以是:0,1,3,5。
  • Volume关键词表示每个组件的体积,用户需要输入每个组件的体积参数。若开启不连续因子功能, 此时volume内体积会用于组件体积计算,若没有给定体积,系统会自动计算组件体积。 注意由于组件计算可以按照二维处理,因此此时的体积即组件截面积。该卡可以多次定义,但需要与universe卡的输入个数一致。

24.2. 群常数模块输入示例

24.2.1. PWR燃料棒均匀化计算

示例24.1 是一个PWR的燃料棒,对PWR燃料棒进行均匀化计算的基本功能。

该算例计算Universe=0的2群常数,将其输出到输出文件中。Energy=0.625E-06表示以0.625ev为分界能, 计算两群常数。Wims=0表示直接一步法计算2群常数,Bone=0表示不采用B1修正处理。


示例24.1 PWR燃料棒均匀化计算示例
  ///////--- Pin definition : ////
  Universe 0
  cell 1      -1            mat=1  Tmp=600
  cell 3      1&3&-4&5&-6   mat=3  Tmp=600
  cell 4      -3:4:-5:6     mat=0 void=1  Tmp=600


  Surface
  surf 1 cz  0.412
  surf 3 px  -0.665    bc=1
  surf 4 px  0.665     bc=1
  surf 5 py  -0.665    bc=1
  surf 6 py  0.665     bc=1
  surf 7 px  -21.42     bc=1
  surf 8 px  21.42      bc=1
  surf 9 py  -21.42     bc=1
  surf 10 py 21.42      bc=1


  Material
  // --- Fuel (composition given in atomic densities):
  mat 1 -10.045
        92235.60c   6.89220E+20
        92238.60c   2.17103E+22
        8016.60c    4.48178E+22
  //  --- Water (composition given in atomic densities):
  mat 3  -0.7569   // moder lwtr 1001
         1001.60c   5.06153E+22
         8016.60c   2.53076E+22
  //sab 3  lwtr.01t


  Criticality
  PowerIter Keff0=1.0 Population = 100 10 30
  InitSrc Point = 0 0 0


  GroupConstant
  Universe = 0
  Energy =0.625E-06   //2群
  WIMS=0
  BONE=0


  Plot  ColorScheme=335   Continue-calculation=1
  PlotID 2  Type = Slice   Color = Cell  Pixels= 1800 1800  Vertexes= -1 1 0  1 -1 0

24.2.2. 随机几何均匀化计算

该算例是一个25*25的随机几何组件,每个栅元是一个随机介质芯块组成,其填充率为PF=5.068%。

计算Universe=0的2群均匀化少群常数,少群结构以4.0ev为分界能,Wims=1表示采用两步法框架来计算该少群常数, 细群结构为WIMS的69群能群结构。Bone=0表示该均匀化计算关闭B1修正功能,Hybrid=1表示产生多群蒙卡堆芯计算 所需的截面输入文件,该文件命名为xs1,Angular=1表示为多群蒙卡堆芯程序计算1阶角数据来表征各向异性,Equivalence=0 表示产生的2群常数不开启等效均匀化处理。


示例24.2 随机几何组件均匀化计算示例
  ///////////// Array15 /////////////
  Universe 0
  cell 3 9&-10&11&-12&21&-22&17&-18  fill=1                          // Inside the Assembly
  cell 4 -9:10:-11:12:-21:22:-17:18  mat=0  void=1

  Universe 1 move=-32.13 -18.55 0 lat=2 pitch=1.7850 1.7850 scope=25 25 sita=60 fill=
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2 2 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2 2 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
       6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

  Universe 3   // Guide Tubes
  cell 24 -33&17&-18          mat=4        //water
  cell 25 33&-34&17&-18       mat=3        // Cladding
  cell 26 34&17&-18           mat=4

  Universe 6
  cell 31 -35&17&-18  mat=4
  cell 32  35&17&-18  mat=4



  Universe 2                        //Fuel Rods
  cell 21 -30&17&-18    fill=10
  cell 22 30&-31&17&-18  mat=2        // Helium Fill
  cell 27 31&-32&17&-18  mat=3        // Cladding FeCrAl
  cell 23 32&17&-18      mat=4



  // TRISO Particles distribution using explicit model
  Universe 10   lat = 4  MATRIC = 7 move = -0.6461 -0.6461 -176.5
                      // PARTICLE = 12
                      // PF = 0.35
                      // RAD = 0.061
                       RSA = 0
                       TYPE = 2
                       SIZE = 0.6461 353
                      // BURNMESH=1 1 1


  Universe 7
  cell 66 -49    mat = 7

  Universe 12
  cell 60 -44 mat=1        tmp=900
  cell 61 44&-45 mat= 5    tmp=900
  cell 62 45&-46 mat= 6    tmp=900
  cell 63 46&-47 mat= 7    tmp=900
  cell 64 47&-48 mat= 8    tmp=900
  cell 65 48 mat=7         tmp=900



  GroupConstant
  Universe = 0
  Energy =4.0E-06
  WIMS=1    // two stage homogenization
  BONE=0    // basing on two-stage and using critical spectrum to rehomogenize the fine group XS
  Hybrid=1   // Output xsout for mcnp_mg
  Angular=1  // 1 for the default, as p1
  Equivalence=0   //2 for SPH,  1 for DF  and 3 for SPE




  Surface
  surf 30 cz 0.6461
  surf 31 cz 0.6546
  surf 32 cz 0.71158
  surf 33 cz 0.8043
  surf 34 cz 0.8613
  surf 35 cz 0.8925             // water reflector
  surf 9  px  -13.4  bc=1
  surf 10 px   13.4  bc=1
  surf 11 p  -.5773502692 -1 0 -15.4536   bc=1
  surf 12 p  -.5773502692 -1 0  15.4536   bc=1
  surf 21 p   .5773502692 -1 0 -15.4536   bc=1
  surf 22 p   .5773502692 -1 0  15.4536   bc=1
  surf 13 px  -13.4  bc=1
  surf 14 px   13.4  bc=1
  surf 15 p  -.5773502692 -1 0 -15.4536  bc=1
  surf 16 p  -.5773502692 -1 0  15.4536  bc=1
  surf 19 p   .5773502692 -1 0 -15.4536  bc=1
  surf 20 p   .5773502692 -1 0  15.4536  bc=1
  surf 17 pz -176.5 bc=1
  surf 18 pz  176.5 bc=1
  surf 44 so  0.0450
  surf 45 so  0.0525
  surf 46 so  0.0555
  surf 47 so  0.0590
  surf 48 so  0.0610
  surf 49 inf
  surf 50 cz  16  bc=1
  surf 61 py  -16
  surf 62 py  16
  surf 63 px  -16
  surf 64 px  16


  Material
  mat 1 -12.95                       //UC
    92235.30c 16.10097657
    92238.30c 83.89902343
  6000.30c  100
  mat 2 -0.0022                    // Helium
    2004.30c  1.0
  mat 3  1.7767103E-02            //FeCrAl
    26054.30c  7.99520E-04
    26056.30c  1.22593E-02
    26057.30c  2.66507E-04
    24052.30c  3.55342E-03
    13027.30c  8.88356E-04
  mat 4 -0.74    // Water
    8016.30c  1.0
    1001.30c  2.0
  //sab 4  lwtr.62t
  mat 5 -1.05
    6000.30c    1.0
  //sab 3 grph.65t
  mat 6 -1.9
    6000.30c    1.0
  //sab 4 grph.65t
  mat 7 9.55236E-02                   //SiC
    6000.30c     4.77618E-02
  // 14000.30c     4.77618E-02
  //sab 5 grph.65t
  mat 8 -1.1
    6000.30c    1.0
  //sab 4 grph.65t


  Criticality
  PowerIter keff0=1.0 population = 20 10 20
  InitSrc point=0 0 0

  PLOT  ColorScheme=3     Continue-calculation=1
  PlotID 1  Type = slice   Color = Mat  Pixels=9000 9000   Vertexes=-16 16 0  16 -16 0
  PlotID 2  Type = Slice   Color = Cell  Pixels= 1800 1800  Vertexes= -1 22 0  22 -1 0

24.2.3. 压水堆组件不连续因子计算

该算例是一个17*17的压水堆几何组件。

计算Universe=0的2群均匀化少群常数,少群结构以4.0ev为分界能,Wims=1表示采用两步法框架来计算该少群常数, 细群结构为WIMS的69群能群结构。Bone=0表示该均匀化计算关闭B1修正功能,Hybrid=1表示产生多群蒙卡堆芯计算 所需的截面输入文件,该文件命名为xs1,Angular=1表示为多群蒙卡堆芯程序计算1阶角数据来表征各向异性,Equivalence=1 表示计算组件的边不连续因子和角不连续因子,组件类型为四边形。


示例24.3 压水堆组件不连续因子计算示例
  ////////  PWR assembly ////////
  UNIVERSE 0
  CELL 1   -6 : 7 : -8 : 9   mat = 0   void = 1               // Assembly outside
  CELL 2   6 & -7 & 8 & -9   mat = 0   Fill = 8               // Assembly inside


  UNIVERSE 8  lat = 1  pitch = 1.26 1.26 1    scope = 17  17  1  fill =
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 1 1 1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1 1 1 1
    1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1
    1 1 1 1 1 3 1 1 3 1 1 3 1 1 1 1 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

  UNIVERSE 1 move = 0.63 0.63 0                 // Fuel rod
  cell  3   -1       mat = 1      inner = 1     // Fuel
  cell  4   1 & -2   mat = 3      inner = 1     // Air
  cell  6   2        mat = 5                    // water

  UNIVERSE 3 move = 0.63 0.63 0                 // Guide tube
  cell  11  -5       mat = 5      inner = 1     // water
  cell  13  5        mat = 5                    // water

  SURFACE
  surf  1  cz   0.4096
  surf  2  cz   0.4178
  surf  3  cz   0.4750
  surf  4  cz   0.5690
  surf  5  cz   0.6147
  surf  6  px   0         bc = 1
  surf  7  px   21.42     bc = 1
  surf  8  py   0         bc = 1
  surf  9  py   21.42     bc = 1

  MATERIAL
  mat 1  -10.196
         92235.71c   6.9100E-03
         92238.71c   2.2062E-01
         8016.71c    4.5510E-01
  mat 3  -0.001
         8016.71c    3.76622E-5
  mat 5  9.9977E-02
         1001.71c    6.6643E-02
         8016.71c    3.3334E-02
  //sab 5  HH2O.90t

  CRITICALITY
  PowerIter   population = 2000 20 50  // keff0 = 1.0
  InitSrc point = 12 12 0


  TALLY
  SurfTally 1 type = 1  Surf = 6 area = 21.42 Energy = b1
  SurfTally 1 type = 1  Surf = 9 area = 21.42 Energy = b1

  GroupConstant
  Universe = 0
  Energy = 4E-06
  WIMS=1
  BONE=0
  Hybrid=1  // Output xsout for mcnp_mg
  Angular=1  //角分布变量阶数 1 for the default, as p1\n
  EQUIVALENCE = 1 1    ///1:DF calculation 1: RECT type assembly
  ///volume = 458.8164