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燃耗计算是反应堆工程设计与研究的重要任务之一。一维输运燃耗计算可以较快地探索规律和进行定性分析,而为了给工程上更接近实际的建议和指导,则需要进行二维输运燃耗计算。本文通过数值模拟与理论分析,对聚变驱动次临界堆FDS-I包层进行一维中子学优化和计算,并基于一维中子学优化方案进行二维输运燃耗计算以分析和研究二维效应。 本文按照聚变驱动次临界堆的中子学优化设计目标和原则,利用大型集成多功能中子学计算程序系统VisualBUS和核评价数据库HENDL,对聚变驱动的次临界堆FDS-I双冷嬗变(DWT)包层进行一维中子学优化计算和分析,得到的优化设计方案能够满足系统运行在次临界条件下(Keff<1)、氚燃料自持(TBR≥1.05)、高放射性长寿命锕系废料LLMA和Pu废料均按参考压水堆废料比例保持装料量和嬗变量基本平衡、最大功率密度控制在目前热工水力设计允许的范围内(Pmax≤100MW/m3)等要求。 使用大型集成多功能中子学计算程序系统VisualBUS和核评价数据库HENDL,分别采用与一维球模型在AC区相同的材料体积份额、相同的燃料初装质量和相同的初始时刻keff三种情况进行计算,和一维计算结果进行比较以考察聚变驱动的次临界系统的二维效应。计算中,二维柱模型各区径向尺寸保持和一维球模型一致,除AC区和偏滤器以外,其他各区的材料成分比例与一维球模型中相应区相同。结果表明:在材料体积份额相同的情况下,由于二维柱模型各区体积小于一维球模型相应区的体积,导致二维柱模型各区燃料初装量小于一维球模型相应区的初装量,因此系统二维模型的中子学参数比一维计算结果小很多:在燃料初装质量相同的情况下,由于二维模型中重核燃料空间分布比一维球模型集中,中子诱发重核裂变的几率相对较高,因而系统的有效增殖系数比一维计算结果高,在本文的设计方案中,有效增殖系数达到超临界(keff>1):而在系统初始时刻keff与一维模型保持一致的条件下,二维模型计算结果能够较好地满足包层优化设计的主要中子学原则和目标,表明使用一维模型优化得到的DWT包层的中子学设计方案经过二维校核是可行的。