本文介绍了基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)的图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)计算环境在钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)设计平台的建立,并将反应堆球场计算软件SRAC(Structure Research and Analysic Corporation)的中子三维扩散计算模块移植到GPU上进行测试及结果验证。采用中心点差分方法推导出三维扩散计算的差分方程,并用超松弛迭代法(Successive Over Relaxation Method,SOR)求解φ,研究了SOR迭代算法的并行实现过程。结果表明,移植的GPU模块部分计算正确,计算速度得到有效提升,验证了TMSR设计平台在GPU计算环境下可正常工作。
熔盐堆(Molten Salt Reactor,MSR)是第四代反应堆6种堆型中唯一的液态燃料反应堆,与固态燃料-液体冷却剂反应堆相比,原理上有较大不同。在熔盐堆中,流动的熔盐既是燃料又是冷却剂与慢化剂,中子物理学与热工水力学相互耦合;由于熔盐的流动性,缓发中子先驱核会随燃料流至堆芯外衰变,造成缓发中子的丢失,导致堆芯反应性降低。正是由于熔盐堆的这些新特性,造成熔盐堆内缓发中子先驱核、温度等参数变化与固态燃料反应堆有所不同,需要研究熔盐堆在各种工况下的相关物理参数变化。本文主要工作是考虑缓发中子先驱核的流动性对熔盐堆的影响,研究适用于熔盐堆的二维圆柱几何时空中子动力学程序及与之耦合的热工水力学程序;利用该程序对熔盐堆中子物理学和热工水力学进行耦合计算,验证熔盐堆相关实验数据;并且计算了熔盐堆无保护启停泵及堆芯入口温度过冷过热工况,用于分析熔盐堆的安全特性。计算结果表明,程序能够对熔盐反应堆实验(Molten Salt Reactor Experiment,MSRE)的相关实验数据进行较好的模拟计算,并且验证了熔盐堆的固有安全性。
