中国先进研究堆冷源尺寸对冷中子导管出口处中子注量率的影响

应用蒙特卡罗方法研究了中国先进研究堆冷中子源尺寸对58Ni和超镜冷中子导管出口处中子注量率的影响,使用2个不同软件获得了一致的模拟结果。对于58Ni导管,需要18cm×30cm的冷中子源尺寸才可使积分中子注量率和直到2nm波长的中子注量率达到饱和,对于m=2的超镜导管对应的尺寸为22cm×36cm。     

CMRR中子自旋回波谱仪引束导管模拟研究

中国绵阳研究堆(China Mianyang Research Reactor,CMRR)采用由弯导管和直导管组成的引束导管偏转第三条冷中子管(C3)冷中子束第二端口(C32)上部区域内的中子束流,为自旋回波谱仪提供中子束。应用中子射线追踪程序McStas 2.5对引束导管进行蒙特卡罗模拟,从弯导管通道个数、曲率半径以及超镜因子三个方面,考察引束导管设计方案以验证其设计可行性。结果表明:1)弯导管通道个数设计值合理;2)弯导管曲率半径取值在谱仪与屏蔽体安装空间可接受情况下,应尽量大;3)弯导管超镜因子取2.5时,引束导管出口与样品处中子通量可达到最大强度。根据模拟计算结果,弯导管超镜因子设计值偏大,引束导管设计方案总体具有可行性。     

中国先进研究堆中子散射工程中子导管模拟研究

为使依托中国先进研究堆（CARR）进行的冷中子散射实验拥有更高质量的中子束流,本工作对中子散射工程中的中子导管系统各参数进行分析研究,并首次在国内应用等效中子导管理论,结合解析计算确定出优化的导管方案。同时,应用VITESS程序对各导管方案得到的中子束流进行了模拟,在综合考虑导管系统几何布局及中子束流的发散度影响后,探讨出若干符合实际的设计方案。尔后,利用导管位置计算程序NGPS,计算出各导管方案中每个导管单元的位置坐标。最终,根据各项指标对模拟的各导管方案进行对比,优选出CNGA、CNGB、CNGD3套中子导管系统的最佳参数,为即将进行的中子导管系统的设计和安装提供理论参考。     

中国先进研究堆（CARR）上中子反射谱仪超镜极化器的参数计算

20世纪70年代,F.Mezei[1]提出了超镜的概念,推导了多层膜超镜极化器层厚的公式,并首次测量了Fe-Ag超镜的反射率[2]。超镜极化器具有反射率高、临界角大（可为大然镍全反射临界角的2～3倍）等优点,在极化中子散射实验中受到人们的青睐。随着镀膜技术的发展,超镜极化器已在实验中得到了广泛的应用。 根据中国先进研究堆（CARR）上中子反射谱仪对超镜极化器的要求,确定了中子极化器采用FeCo-Si透射超镜,磁层、非磁层分别采用FeCo合金和Si,衬底采用单晶Si。根据F.Mezei     

中国先进研究堆冷中子导管的模拟研究

应用蒙特卡罗方法对中国先进研究堆(CARR)上的两条冷中子导管CNG1和CNG2的设计方案进行了模拟研究。在假定的冷中子源谱分布下,两条导管出口处的中子注量率均达到1×109cm-2·s-1以上。CNG1和CNG2的中子传输效率分别为50%和42%,中子束最大发散角分别为2 2°和1 9°。中子束沿水平方向的分布均匀,其最大起伏不超过3%。重力显著影响中子束沿垂直方向的分布。     

中子反射谱仪的模拟与优化

中国原子能科学研究院将在中国先进研究堆的冷中子导管上建立一台用于分析薄膜结构的极化中子反射谱仪。极化中子反射谱仪造价昂贵，为了经济有效地完成谱仪建造工作，目前，在谱仪建造初期国际上通常利用蒙特卡罗模拟方法对谱仪的设计参数进行优化模拟。     

中子反射谱仪前端导管优化

基于两种中子反射谱仪设计(A:前端为8.0 m垂直聚焦导管,入口200mm,出口40 mm;B:前端为1.6+3.4m水平偏转垂直聚焦导管,入口100mm,出口50mm),对其前端偏转/聚焦导管进行了中子束模拟,结果表明:1)在特征波长为0.4 nm的冷中子导管末端,没有必要再次偏转束流以减低本底;2)与建议方案相比,概念设计中的注量下降了52.8%,而水平方向发散度增大了24.1%,垂直方向发散度减小60.7%;3)聚焦导管长度应不低于6.0 m,导管聚焦超镜m值在2.0-2.5最佳,两侧超镜m值对束流几乎无影响,使用中子束高度应不低于150mm可达到较好的注量率和发散度.     

中国先进研究堆(CARR)中子散射谱仪的蒙特卡罗模拟研究

应用蒙特卡罗模拟技术对中国先进研究堆（CARR）高分辨中子粉末衍射谱仪（HRPD）和两条冷中子导管（CNGs）的设计方案进行了模拟研究。 对于高分辨中子粉末衍射谱仪,其设计的最高分辨要求达到△d/d=2×10-3,样品处中子注量率大于106cm-2·s-1。通过模拟研究,得到了谱仪的分辨率曲线、样品处中子注量率等主要参数的模拟计算结果。讨论了高分辨模式和高强度模式下的分辨率和强度变化。对该谱仪与中国原子能科学研究院重水研究堆（HWRR）旁中低分辨中子粉末衍射仪的分辨水平和模拟衍射谱进行了比较。通过模拟,对该谱仪所需的垂直聚焦单色器进行了优化选取。得到了     

CARR上的应力测量中子衍射谱仪概念设计和模拟研究

中子衍射法是迄今为止可直接测量材料或工程部件内部深处应力场分布的唯一非破坏性方法，在工程上具有重要的应用。中国先进研究堆（CARR)中子散射工程拟建造一台应力测量中子衍射谱仪，其主要功能是测量材料中的残余应力和载荷应力。本文介绍了该谱仪的概念设计方案，并应用蒙特卡罗模拟软件MCSTAS对设计方案进行了模拟研究，对部分中子部件参数进行了优化设计。     

核反应堆冷启动至达到临界状态反应性引入自动控制方法研究

研究了压水堆从冷停堆状态达到临界状态的自动启堆控制方法。参照手动启堆操作过程,设计了2种反应性引入自动控制算法;利用6组缓发中子点堆模型,对控制方法的效果进行了模拟仿真实验验证。结果表明,所设计的算法能够通过适时地控制引入反应性,使反应堆达到临界状态。     

中子粉末衍射谱仪导管选型设计与计算

由于中子粉末衍射谱仪新导管需要确定选型,用McStas模拟软件计算了不同宽度和超镜因子的三类弯导管对特定波段中子的传输效率,从中选择了三种传输效率较好又满足现场安装条件的弯曲导管做了更进一步的计算,为了比较不同形状导管的性能和对谱仪性能的影响,同时也计算了直导管和锥型导管。五种导管对分辨率影响计算中,最小晶格分辨可达3.5‰左右。综合考虑结果表明,选取弯曲导管比较合适。     

CARR冷中子源系统可行性研究

建立冷中子源装置,开展中子散射实验研究是CARR堆的重点应用之一。由冷中子源装置获得的冷中子,其良好的波动特性,可为生物学、凝聚态物理学和生命科学等领域提供极为有用的研究工具,给出明显优于其他研究手段的研究结果。     

溶液堆落棒及弹棒事故分析

基于实验给出的溶液堆的气泡模型和温度模型,分别用点堆动力学和三维中子输运理论对溶液堆的瞬态进行了模拟和分析。利用研制的程序,对溶液堆不同工况、引入不同反应性的情况进行了模拟,得到了溶液堆可稳定的功率水平和事故情况下的功率波动。数值计算结果表明,基于点堆动力学和反应性反馈机制建立的模型,计算速度快,适合对溶液堆进行在线模拟和快速分析;而基于三维中子输运理论建立的模型,采用改进的准静态方法进行求解,计算精度较高,计算速度可接受,可用来对溶液堆进行精确的安全分析。     

弯曲中子导管传输效率研究

应用蒙特卡罗模拟程序NGT2002,从特征波长、镀层反射率、镀层材料、几何调整误差、导管间隙、导管制造几何误差等几个方面研究了弯曲中子导管的传输效率.计算出分别由天然Ni、超镜组成的弯曲中子导管的传输效率曲线,讨论了弯导管特征波长的选取方法,确定了镀层反射率取值、导管水平几何调整误差限度、导管间隙优化值、导管制造宽度几何误差的限度.     

点堆中子动力学方程的蒙特卡罗方法

基于广义半马尔科夫过程(GSMP)模拟方法实现点堆中子动力学方程的蒙特卡罗求解。该方法模拟裂变系统内中子数和缓发中子先驱核数目的瞬态演化过程,并计算出任意时刻裂变功率和缓发中子源强等物理量。利用本文提出的方法研究快中子增殖堆(简称"快堆")和热堆参数下的点堆动力学方程,对反应性的阶跃输入、斜坡输入和振荡输入的点堆中子场瞬态过程进行模拟,并与传统数值算法的计算结果进行比较。该方法不存在数值计算的刚性问题,能方便地对复杂反应性输入过程进行计算,并能充分考虑瞬态过程中反应性变化对中子代时间的影响。     

CARR堆冷中子瞬发伽玛活化分析系统及实验研究

利用中国先进研究堆（CARR）在国内首次开展了冷中子瞬发伽玛活化分析（CNPGAA）实验，采用定制加长的电制冷高纯锗（HPGe）探测器和先进的数字多道谱仪DSPEC®-502进行测量，获得了NH₄Cl样品中元素冷中子瞬发伽玛谱和本底谱等数据，同时利用伽玛放射源¹⁵²Eu、¹³⁷Cs、⁶⁰Co以及NH₄Cl产生的瞬发伽玛射线对探测器在宽能区0.1~8 MeV进行能量刻度。为降低环境辐射本底，HPGe探测器外围采用环形锗酸铋（BGO）康普顿谱仪，10 cm铅以及含⁶Li和¹⁰B材料对中子束流准直屏蔽。此外，利用金片活化法测量了CARR堆运行功率为15 MW时有无冷源情况下冷中子导管B(CNGB)末端1 m处的中子注量率，结果显示有冷源时中子注量率可提高一个量级。     

CARR冷中子源物理方案研究

冷中子源是中国先进研究堆(CARR)作为应用平台开展中子散射实验的重要系统。本文建立了可开展冷中子源装置氢系统物理方案研究的计算程序和方法。对影响核发热和冷中子增益的多种因素进行了计算和优化选择,确定了氢系统物理方案。分析结果表明:符合CARR冷中子源自身特点且在国际上具有创新意义的月牙形冷包结构,在核发热量较小的条件下获得了较好的冷中子增益。     

CARR中子深度剖面分析系统设计

中子深度剖面分析(Neutron Depth Profiling,NDP)是一种高灵敏、高分辨测量材料近表面深度分布信息的无损检测技术,利用中国先进研究堆(China Advanced Research Reactor,CARR)冷中子束建立了一套中子深度剖面分析系统,该系统真空度优于其他NDP设备,可达到3.4×10-5 Pa。冷中子注量率高是其另一大优势,CARR在15 MW功率下运行时,用金活化法测得中子导管末端的中子注量率约为4.8×108cm-2?s-1。此外,该系统一次性可以测量6个样品,简单易行。通过测试美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)标准物质SRM-2137评价CARR-NDP系统的性能,测量结果与参考值具有较好的一致性,验证了CARR-NDP系统的可行性。     

钠冷行波堆和驻波堆堆芯特性对比分析

采用自开发的MCNP-ORIGEN耦合程序MCORE对所设计的钠冷行波堆和驻波堆开展中子学和燃耗分析；基于MCORE获得的功率分布，采用自开发的钠冷快堆堆芯稳态热工水力分析程序SAST对钠冷行波堆和驻波堆堆芯开展热工水力分析。对比钠冷行波堆和驻波堆的堆芯物理特性和热工水力特性，结果表明：驻波堆在燃耗、最高包壳和燃料芯块温度方面具有优势，而行波堆在反应性波动和堆芯冷却剂出口温度均匀性方面具有优势。     

研究堆冷中子源装置的研究现状

介绍了研究堆冷中子源(CNS)慢化中子的原理和研究现状，并对国外CNS装置的慢化剂、冷包材料及形状、冷却方式及主要组成系统的特性进行了比较和分析。