cosSOURCE软件为国家电投中央研究院牵头研发的COSINE屏蔽源项系统软件的一部分，其功能包括堆芯积存量(燃耗)计算、结构材料活化源项计算、主回路冷却剂系统裂变产物源项(经验)分析和设计基准二次侧冷却剂源项分析等，其主要应用目标为第三代压水堆核电厂。

在燃耗计算中，需要对计算过程中涉及的每一种核素建立其变化率的常微分方程。在给定的燃耗区和给定的燃耗时间步长内，对于燃耗问题就转变成为对一个大型、耦合的、一阶常系数微分方程组(如式(1))的求解过程。cosSOURCE软件在计算中采用了较为先进的切比雪夫有理近似法(Chebyshev Rational Approximation Method, CRAM) (如式(2))，CRAM方法无需对短寿命核素进行单独处理，且对步长要求较低。关于CRAM的具体描述可见参考文献 [1] - [4] 。相比下文(2.2节)提到的矩阵指数法，CRAM在大多数问题中的求解速度都要更快或基本相同，且在大多数情况下计算结果更准确、鲁棒性更高 [5] 。

$\frac{\text{d}{N}_i\left(t\right)}{\text{d}t}=-\left({\lambda }_i+{\sigma }_i\varphi \left(t\right)\right)N_i\left(t\right)+{\displaystyle {\sum }_{j\ne i}\left({\lambda }_j{\chi }_{ij}+{\sigma }_{ij}\varphi \left(t\right)\right)N_j\left(t\right)+S_{ik}}$(1)

$N\left(t\right)={\text{e}}^{At}{N}_0=N_0{\hat{r}}_{k,k}\left(At\right)={\alpha }_0{N}_0{\displaystyle {\prod }_{l=1}^{k/2}\left(I+2\mathrm{Re}\left\{{\tilde{\alpha }}_l{\left(At-{\theta }_l\right)}^{-1}\right\}\right)}$(2)

式(1)中：

$N_k\left(t\right){\sigma }_{ik}^f\varphi \left(t\right)Y_{ik}$

$N_i\left(t\right)$为 $t$时间下，目标核素的核子密度，atoms/tUO₂；

$t$为时间变量，s；

${\lambda }_i$为目标核素的衰变常数，s⁻¹；

${\sigma }_i$为目标核素与中子反应的吸收截面，barn；

$\varphi \left(t\right)$为 $t$时间下的中子通量，n∙cm⁻²∙s⁻¹；

${\lambda }_j$为核素 $j$的衰变常数，s⁻¹；

${\chi }_{ij}$为核素 $j$通过衰变反应生成核素 $i$的衰变分支比；

${\sigma }_{ij}$为核素 $j$与中子发生反应生成核素 $i$的微观反应截面，barn；

$N_j\left(t\right)$为 $t$时间下，核素 $j$的核子密度，atoms/tUO₂；

$N_k\left(t\right)$为 $t$时间下，裂变核素 $k$的核子密度，atoms/tUO₂；

${\sigma }_{ik}^f$为裂变核素 $k$与中子发生裂变反应生成核素 $i$的微观反应截面，barn；

$Y_{ik}$为核素 $k$与中子发生裂变反应生成核素 $i$的裂变产额。

式(2)中：

$N_0$为初始时刻的核子密度向量， $N\left(t\right)$为t时刻的核子密度向量， $A$为相应的燃耗矩阵。

ORIGEN程序是由橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)开发和维护的、用于计算放射性物质累积、衰变和处理的计算机程序。ORIGEN程序在历史上有多次更新，如ORIGEN2.1和ORIGEN-S等，每次更新都引入了关于反应堆模型、截面、裂变产物产额、衰变数据和衰变光子数据等的更新。

ORIGEN2.1和ORIGEN-S均采用了矩阵指数法对微分方程系统进行求解。矩阵指数法是一种常用于求解线性常微分方程组的数值方法，它通过利用求解矩阵指数函数 ${\text{e}}^{At}$来求解线性系统，它的计算复杂度相对CRAM一般要更高。

在ORIGEN2.1中，其数组尺寸已设定得足够大，因此已可以处理几乎任何规模的问题，使用大多数主机和基于386/486的PC上可用的虚拟内存功能。它为用户提供了大量框架，必要时可以将一些数组用于不同用途，调用执行所需操作的子程序，并提供一种机制，用单个作业执行多个ORIGEN2计算问题。

ORIGEN-S是SCALE6.0软件系统中的燃耗和衰变模块。它可以从控制模块调用，也可以作为独立程序运行。ORIGEN2.1在使用时，需要根据所要分析的系统预先制作并选择相应的数据库。而ORIGEN-S设计的主要目标是使燃耗计算能够利用从任何标准ENDF/B格式的核数据库处理的多能量组截面。这一功能已通过在SCALE软件系统或AMPX系统内执行物理代码实现。这些代码可以计算中子谱加权截面，并将数据自动转换为ORIGEN-S可使用的截面库格式。这些中子谱加权截面是针对所需分析问题来确定的，它可以代表指定的反应堆燃料组件内的状态。最终，可以生成能够反映辐照期间该燃料成分随时间变化的截面库。此外，ORIGEN-S还被转换成了Fortran90格式，因此在可以在多种UNIX工作站以及基于Linux或Window系统的PC上进行配置并运行。

反应堆在运行时，燃料芯块中的放射性核素通过裂变和活化等机制产生。燃料裂变生成的裂变产物有复杂的组成，其中包括稳定核素，也包括半衰期不足一秒的短寿命核素，其质量数分布很广。裂变产物的组成是随时间变化的，随着燃料在堆芯中辐照时间的增加，长寿命核素的积存量一般会越来越多，而短寿命核素的量则一般会趋于平衡。在传统第三代压水堆工程设计中，一般会基于反应堆平衡循环堆芯换料方案，对关键核素在反应堆寿期末的积存量进行计算分析。计算中常用的输入参数一般包括各批次燃料组件燃料装量、燃料富集度、功率及辐照历史等。

碘、惰性气体和碱金属在核电厂事故分析中一般是主导核素，本文基于第三代压水堆工程设计，在相同计算输入的条件下，分别使用cosSOURCE软件和ORIGEN程序计算了这三组核素在反应堆平衡循环寿期末的积存量，并进行了对比。

cosSOURCE和ORIGEN关于平衡循环寿期末碘积存量的计算结果对比可见 图1 。

从 图1 中可见，在使用了相同的输入参数情况下，cosSOURCE程序与ORIGEN对于I-130、I-131、I-132的计算偏差在2.25%以下；对I-133、I-133、I-132的计算偏差在0.25%以下。

cosSOURCE和ORIGEN关于平衡循环寿期末惰性气体积存量的计算结果对比可见 图2 。

从 图2 中可见，在使用了相同的输入参数情况下，cosSOURCE程序与ORIGEN对于Kr和Xe-131m的计算偏差在3.05%以下；对Xe-133m、Xe-133、Xe-135m、Xe-135和Xe-138的计算偏差在0.66%以下。

cosSOURCE和ORIGEN关于平衡循环寿期末碱金属积存量的计算结果对比可见 图3 。

从 图3 中可见，在使用了相同的输入参数情况下，cosSOURCE程序与ORIGEN对于Cs-134、Cs-136、Cs-137和Rb-86的计算偏差在约2%~6%；对Cs-138的计算偏差为0.44%。