5. 计算选项设置

计算选项设置，即 settings 对象，是用来定义CRANE各部分计算模块的控制参数，如源迭代（外迭代）、两维MOC、 CMFD加速、临界硼搜索、氙瞬态、能量沉积方式、热工水力反馈以及输出数据控制等。

5.1. 源迭代

源迭代（外迭代）控制参数通过 power_iteration 对象 设置，它包含迭代收敛判据、最大迭代次数等控制参数。

如对于 VERA_5 基准题我们设置如下：

settings:
  power_iteration:
    fission_converge_criterion: 5.0e-4
    keff_converge_criterion: 1.0e-5

由于真正起到全局耦合作用的CMFD加速设置的收敛判据远高于此，因此这里的裂变源收敛判据设置到 5e-4 精度也足够了。

如果需要快速计算调试，可以通过 max_num_outer_iterations 来减少迭代次数。

Note

当 max_num_outer_iterations 设置太小，跳出迭代时并未达到收敛判据的标准时，CRANE会给出警告信息。

5.2. 两维MOC

两维MOC计算控制参数通过 moc_2d 对象 设置，它包含MOC计算采用的离散角度数量、特征线密度及源项近似类型等。

如对于 VERA_5 基准题我们设置如下：

settings:
  moc_2d:
    num_azimuths: 12
    num_polars: 3
    track_density: 0.05

以上MOC计算离散方位角总共是 12 x 3 x 8 = 288 个，这对于热中子谱的压水堆来说足够精确了。 该设置也是程序的默认值, 即缺省整个 moc_2d 对象 下程序的设置。

Note

对于六角形组件堆型，num_azimuths 是 0~60° 的离散角度数量，因此设置为 8 即可。

至于 source_type，即是否采用线性源近似，我们建议大型压水堆采用平源近似（默认值）即可， 因为采用线性源近似计算量会大很多。而对于精度要求较高，而规模较小的问题，如 C5G7_3D，则可以采用线性源近似。

5.3. CMFD加速

CMFD加速计算控制参数通过 cmfd 对象 设置，它包含CMFD加速开关及其收敛判据。

Note

CRANE采用的是多群+少群双层CMFD加速，多群CMFD固定迭代次数，少群CMFD才需要通过收敛判据来调整， 它起到耦合全局的作用，因此这里的CMFD加速设置指的是少群CMFD。

如对于 VERA_5 基准题我们设置如下：

settings:
 cmfd:
   cmfd_on: true
   fission_converge_criterion: 2.0e-6
   keff_converge_criterion: 2.0e-7

以上设置也是程序的默认值, 即缺省整个 cmfd 对象 下程序的设置。

5.4. 临界硼搜索

临界硼搜索控制参数通过 critical_boron_search 对象 设置，它包含临界硼搜索开关及其收敛判据。

如对于 VERA_7 基准题我们设置如下：

settings:
  critical_boron_search: 
    boron_converge_criterion: 0.1

这里的 boron_converge_criterion 为 0.1 ppm，是比较高的收敛判据，默认值为 0.5 ppm。

Note

当开启临界硼搜索时，硼浓度收敛标准优先级高于keff，因此当硼浓度收敛时，keff哪怕没有达到收敛判据也认为是收敛的。

cb_search_on 默认为 false，因此缺省整个 critical_boron_search 对象 则不进行临界硼搜索。

5.5. 氙瞬态

氙瞬态控制参数通过 xe_transients 设置，分为真实燃耗跟踪、平衡氙、零氙三种情况，对应为 TRAN、EQUI、ZERO。

如对于 VERA_7 基准题我们设置如下：

5.6. 能量沉积方式

能量沉积方式通过 energy_deposition 设置，有 KAPPA_FISSION 和 HEATING_LOCAL 这两种方式可选。在 KAPPA_FISSION 中，俘获反应释热以隐式方式考虑（等效在裂变核的 KAPPA 值中）；在 HEATING_LOCAL 中， 俘获反应释热以显式方式考虑，每一个核都有独立的俘获释热值。

对于 VERA_7 基准题我们设置如下：

settings:
  energy_deposition: HEATING_LOCAL

该问题为真实堆芯问题，考虑俘获释能是更加符合实际的，特别对于俘获反应较多的可燃毒物棒位置的功率有较显著影响。

而对于 C5G7_3D 基准题我们设置如下：

settings:
  energy_deposition: KAPPA_FISSION

宏观截面给定问题的功率只能通过裂变能量产生截面来统计，因此设置为 KAPPA_FISSION。

5.7. 热工水力反馈

热工水力反馈控制参数通过 thermal 对象 设置，控制参数包含热工水力计算模式和热构件导热模型的相关参数。其中热工水力 计算模式包括基于能量守恒的 DIRECT 模式，基于子通道但无横向流动的 CLOSEGAP 模式，以及基于子通道有横向流动的 OPENGAP 模式。热构件导热模型当前仅适用于常规圆柱形燃料棒的计算。

对于 VERA_7 基准题我们设置如下：

settings:  
  thermal:
    model_option: DIRECT   
    solid:
      pellet_rings_number: 8
      gap_conductivity: 5678.3
      theoretical_density_persent: 0.95
      effective_fuel_temperature: [0.3, 0.7]

在热构件导热模型的设置中有effective_fuel_temperature是用于在中子物理和热工水力耦合时，反馈燃料有效温度时燃料芯块 中心和表面温度的权重因子。

5.8. 输出数据控制

输出数据控制通过 output 对象 设置，用来定义输出数据的详细程度，或者指定哪些数据需要额外输出。

CRANE定义了最小、中等、最大三种详细程度的输出，对应的 type 分别为：

  1. MAXIMUM，程序会输出所有计算结果数据，该模式下输出数据存储会比较庞大；

  2. MEDIUM，除去MOC细网少群通量分布外其他所有计算结果数据，也是默认的输出设置；

  3. MINIMAL，除去MOC细网少群通量分布，精细到栅元的三维数据，如功率分布、通量分布、燃耗分布外的其他所有计算结果数据；

Note

采用 MEDIUM 情况下， VERA_7 基准题的输出数据量约在 16M 左右。