超瞬发临界系统有限裂变链集体效应

本文以点堆模型为基础建立了集体有限裂变链模拟程序,以宏观方法研究有限裂变链在核系统内部的发展演化规律,并得到了实验结果的验证。采用该程序计算了有限裂变链的集体链长,得到了其分布规律。结果表明,平均集体链长随源强的增加而增大,随反应性的增加而减小。     

持续裂变链引发的零维蒙特卡罗模拟

采用基于点动力学模型的零维蒙特卡罗方法,模拟计算了自发裂变中子引发条件下,超瞬发临界5 c / 的GodivaⅠ快中子脉冲堆内持续裂变链引发时刻概率的分布。结果表明,零维模拟程序与基于Geant4 toolkit的三维直接模拟程序的计算结果一致,并与实验结果符合较好。另外,采用零维蒙特卡罗模拟方法,模拟计算了外中子源引发条件下快中子脉冲堆反应性动态加入过程中持续裂变链的引发概率。结果表明,零维方法用于反应性动态加入情形的模拟计算,其结果是合理可信的。可见,在研究快中子脉冲堆的动力学行为时,采用点动力学近似是合理的。     

浅超瞬发临界系统中子引发持续裂变链的概率

根据中子在核系统中发生不同反应的概率,推导了中子引发持续裂变链概率W( r ,E, Ω ,t)满足的方程;在定态、浅超瞬发临界前提下,采用二阶近似和微扰方法,得到了引发中子源分布下中子引发概率的表达式。由表达式和Godiva-Ⅱ、Caliban、CFBR-Ⅱ脉冲堆的参数得到中子引发脉冲的平均概率分别为0.00032、0.00054和0.00027,采用Godiva-Ⅱ、Caliban自发裂变源引发脉冲实验数据对理论结果进行了比较和分析讨论。     

瞬发裂变中子铀矿测井中超热中子探测器的优化研究

瞬发裂变中子铀矿测井是利用脉冲中子源和超热中子探测器,记录热中子和235U发生裂变反应产生的瞬发超热中子,得到地层含铀量信息的测井方法。为提高仪器中超热中子探测器的探测效率,利用蒙特卡罗数值计算程序MCNP5对中子铀矿测井仪的探测器进行了优化计算研究,得到最优的中子慢化体和中子探测器尺寸组合,并将计算结果用于仪器的改进,取得了满意的实验结果。     

持续裂变链引发概率的直接模拟研究

讨论了判断持续裂变链引发的理论依据,利用基于Geant4toolkit开发的蒙特卡罗直接模拟程序,计算了一系列测试几何和超瞬发临界5c/的GodivaⅠ反应堆内持续裂变链的引发概率。结果表明,蒙特卡罗直接模拟计算的结果与Mercury程序及确定性理论结果均一致。     

裂变碎片核发射中子能谱及角分布的模拟计算

采用蒙特卡罗方法研究²⁵²Cf自发二分裂变过程中裂变碎片核发射的中子能谱和中子角分布。文中给出了模拟计算的条件、步骤和模拟结果,详细分析了实际测量中²⁵²Cf自发二分裂变碎片核发射的中子能谱之间的相互干扰。该模拟分析与测量特定裂变碎片核的发射中子谱的实验研究密切配合,对相关实验具有指导性参考价值。     

稍超瞬发临界系统缓发中子发射率研究

使用蒙特卡罗直接模拟程序计算了弱源点火条件下超瞬发临界5￠的GodivaⅠ快中子脉冲堆缓发中子发射率规律和脉冲引发时刻概率分布。计算结果表明,脉冲引发时刻概率分布的计算结果与实验结果符合较好,所获得的缓发中子发射率规律可合理解释引发时刻概率分布的实验结果。     

裂变缓发γ射线能谱的蒙特卡罗模拟

采用递次衰变路径搜索和遍历的递归算法编制一程序,该程序可用于计算裂变核素在中子辐照时和辐照后任意1种或1组裂变产物在任意时刻的放射性活度、γ能谱及其随时间的变化。计算了²³⁹Pu在池式堆快中子照射下的裂变缓发γ能谱。用MCNP软件模拟了高纯锗探头对裂变缓发γ射线的能谱响应。模拟结果可用于指导核材料裂变产额测量等研究工作。     

基于衰变链计算的裂变产物缓发γ能谱分析

在军控核查技术中,缓发γ能谱是核材料的“指纹”。为计算和分析铀裂变产物的缓发γ能谱,本文将各种类型的衰变链简化为基态线性链和激发态线性链,推导了零时前后各级核素数目的变化公式,建构了计算缓发γ射线能谱的C语言程序代码,并通过实验对理论推导进行了验证。通过分析几种核素的缓发γ射线计数发现,计算结果与实验数据吻合较好。     

中子引发持续裂变链概率对中子位置、能量和运动方向的依赖性

讨论了构形不随时间变化的系统中中子引发持续裂变链概率所满足非线性方程的求解途径。对微扰近似处理的相关物理进行了讨论,特别是讨论了在中子引发持续裂变链意义上中子源的有效性系数和在中子增殖意义上中子源的有效性系数的差异和关系。另外还讨论了不降低中子引发持续裂变链概率所满足的非线性方程次数的微扰近似处理的求解途径和不做微扰近似的求解途径。     

运动增殖系统内中子引发持续裂变链的概率

针对具有一定速度的流动介质构成的增殖系统,依据概率守恒关系,在相对速度相空间建立中子引发裂变链概率的微分-积分方程,推导考虑流体宏观运动影响的表达式。在一维球对称坐标系下,采用离散纵标(SN)方法计算考虑和不考虑流体情形中子引发裂变链的概率,并分析其随时间演化过程的差异。结果表明,堆体材料沿径向方向向外运动时,近似考虑流体运动中子引发持续裂变链的概率计算结果高于不考虑流体运动的计算结果,在流体最大速度为30cm/μs(接近1keV的中子速度)时,二者的差别约为6%。对运动介质宏观运动影响的考虑,提高了实际物理建模的合理性,对于堆体的不同体元具有膨胀和压缩等复杂运动形态或体元的运动速度较高的情形,近似考虑流体运动影响是非常必要的。