~6LiD在HFETR中作为14MeV中子源的研究

在高通量工程试验堆(HFETR)内6LiD转换器中的14 MeV中子通量计算分析模型中,考虑转换器对辐照孔道中子通量的扰动和氚在6LiD中的泄漏,建立热中子转换为14 MeV中子的有效产额计算模型。计算结果表明,6LiD最佳厚度为0.85 mm,转换器中的一个热中子转换为14 MeV中子的有效产额为3.18×10-4。     

国产Am-Be中子源能量低于1.5MeV中子所占份额的实验测定

本工作提出了测定Am Be中子源发射的能量低于1.5MeV中子所占份额的1种实用实验方法。用4.438MeVγ射线伴随的飞行时间法测量了中子源的局部中子谱（n₁群中子）。通过已准确测量的中子源发射4.438MeVγ射线与中子强度的比值(R=R_γ/S_n)和n₁群中子谱与测量的能量为1.5MeV以上中子总谱在3.2MeV能量处归一后的面积比值,求得国产Am-Be中子源能量低于1.5MeV中子的所占份额为(19.1±1.9)%。     

238U裂变电离室测量25.5MeV中子注量率

在飞行时间谱仪测量中子能谱的基础上,利用²³⁸U裂变电离室测量了中国原子能科学研究院HI-13串列加速器产生的25.5MeV中子注量率。为验证该裂变电离室测量快中子注量率的可靠性,在中国原子能科学研究院5SDH-2串列加速器上,利用该电离室和伴随α粒子装置同时测量14.8MeV中子注量率,结果在不确定度范围内一致。     

聚变堆氦冷固态包层结构和6Li富集度对产氚率的影响

在聚变堆固态包层基本参数基础上，建立简化20°模型，包层分第1壁装甲、第1壁冷却板、氚增殖区和支撑结构。分别选择Li₄SiO₄和Li₂O做增殖材料，应用MCNP程序，研究第1壁结构布置和6Li富集度对产氚率的影响。结果表明：₆Li富集度适宜选择在30％~80％之间；第1壁选择Be装甲可提高产氚率；冷却管板的厚度应取3cm以下，以避免对产氚造成不利的影响。     

聚变堆交叉冷却固态包层中子学设计优化

针对聚变堆固态包层设计路线,提出了一个交叉排列氦冷固态包层概念。设计采用Be、Li₂TiO₃分层球床。两种尺寸的氦气冷却管道交叉排列,分两个回路同时冷却,以增加系统安全可靠性。分析比较了4种⁶Li富集度布置方案。结果表明：径向远离第一壁降低⁶Li富集度较为合理,靠近第一壁的增殖层⁶Li富集度不能过低,以减少长期运行中Li的消耗对氚增殖性能的影响。借助蒙特卡罗程序MCNP建立11.25°对称模型,全堆包层氚增殖率为1.176,包层寿期内产氚性能稳定,在包层寿命运行时间内的燃耗分布相对均匀。     

~(12)C与~(209)Bi反应中Au同位素的产额与Q_(gg)的关系

用47MeV/u12C离子轰击天然铋靶,通过炮弹和靶核之间的核子转移反应产生Au同位素。使用放射化学方法从大量Bi和复杂反应产物中分离、纯化Au,并制备Au的γ射线测量源。使用HPGe探测器测量放射性Au同位素的γ活性。根据照射结束时Au同位素的活度和其他相关数据,确定每个Au同位素的产生截面。分析发现,缺中子Au同位素的产生截面与Qgg值之间不遵从指数依赖关系,这可用重离子碰撞中的次级过程加以解释。     

反应堆退役石墨中14C分析制样实验系统研制

为分析反应堆退役废物石墨中的14C含量,设计制作了一套14C高温催化氧化制样实验系统,在实验室中对该系统的处理能力和运行功能进行了部份实验验证。结果表明：在标气流速为1L/min、催化氧化炉800℃时,对CO催化氧化能力为96%;2mol/L的NaOH溶液对CO2的吸收能力可达99%（其中,一级吸收为67%,二级32%）;空气流速为1L/min、高温解吸室850℃,1h后石墨样品分解率为99.99%;使用CaCO3固体粉末悬浮液闪测量法时,CaCO3的化学回收率为99%。     

样品厚度对实验室无源效率刻度技术测定~(137)Cs和~(210)Pb的影响

为评价样品厚度对实验室无源效率刻度(LabSOCS)测定环境放射性核素的影响,用LabSOCS技术对不同黄土样品厚度进行了模拟计算和实际测定对比。模拟计算的137Cs和210Pb的探测效率均随样品厚度呈对数函数关系下降(P0.001),当样品厚度从5 mm增至80 mm时,对137Cs和210Pb的探测效率分别减少68%和83%。样品厚度对LabSOCS技术测定137Cs和210Pb比活度的影响均不明显,但对137Cs的分析误差有明显的影响,对210Pb分析误差的影响较小,15 mm是影响LabSOCS技术测定137Cs和210Pb分析误差的临界样品厚度。这一结论对于提高LabSOCS技术测定土壤样品中137Cs和210Pb的分析精度具有指导意义。     

基于嵌入蒙特卡罗模拟计算的遗传算法对多重测量装置3He管排布的优化

为提高NDA方法测试分析精度,降低统计误差,在研制中子多重测量装置时通常将探测效率作为重要的设计目标。本文将蒙特卡罗模拟嵌入遗传算法中,以假想的90根³He管中子多重测量装置为例,利用该方法对其³He管分布进行理论模拟和优化,在短时间内求出探测效率为37%的最优排布。同时,利用蒙特卡罗模拟了随机抽样产生的1000个有效排布,并对随机抽样分析与遗传算法结果进行比对分析。结果表明：利用遗传算法确定³He管分布是快速有效的。     

~2H(~6He,~7Li)n反应角分布和~7Li的质子谱因子

在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器次级束流线上,使用6He次级束首次测量了质心系能量为9.1 MeV的2H(6He,7Li)n反应角分布,并用扭曲波波恩近似(DWBA)进行理论分析,导出了7Li的质子谱因子为0.40±0.02。     

利用蒙特卡罗方法计算6LiD中子源的产额与能谱分布

利用^6LiD中子源转换靶室将反应堆热中子转换成聚变谱中子，可用来进行聚变中子辐照环境下的材料性能研究。应用蒙特卡罗方法模拟聚变谱中子的产生过程，从理论上验证了这种中子源的可行性。初步计算表明：1个热中子作用在^6LiD源室外表面将在源室内腔中产生0．1314个快中子；所产生的快中子具有很好的聚变谱特点，能量集中在13．5～15．5MeV之间。     

HFETR堆芯热中子阱研究

采用扩散和输运两种方法对高通量工程试验堆（HFETR）热中子阱进行研究。计算结果表明：水热中予阱的最佳热阱半径为6．0cm,其最大热中子注量率约是无阱时最大热中子注量率的3．1～3．7倍;铍一水热中子阱的最佳热阱半径分别为7．5cm（扩散方法）和2．5cm（输运方法）,其最大热中子注量率约是无阱时最大热中子注量率的3．2～4倍．     

HFETR裂变中子转换器设计

为提高高通量工程试验堆(HFETR)局部快中子注量率,裂变中子转换器采用以含7%Mo的高裂变密度UMo合金作为燃料芯体的十字形燃料棒。转换器内62根燃料棒以三角点阵布置于63 mm外套管和24 mm内套管间,中心区域为20 mm的辐照孔道。采用蒙特卡罗计算表明,该转换器内辐照样品的快中子（E>1 MeV）注量率可达3.34×10¹⁴cm^-2•s^-1,较堆芯相同位置不放置转换器时高约40%。在HFETR设计流速和压力下,利用ANSYS/CFX程序分析得到,转换器最大允许功率可达2.4 MW,燃料棒芯体最大功率密度为8.007 kW/cm³。此时,燃料棒包壳温度为193.6 ℃,能满足HFETR的热工要求,不会产生流动不稳定。     

快中子照相样品散射本底及图像特性的Monte Carlo模拟

模拟了14MeV中子在穿透样品后与闪烁体光纤的作用。对每根光纤中的能量沉积进行了计算,并转换成可见光(496nm)光子数在模拟实验中,分析了影响图像质量的因素。首先计算了散射中子本底与闪烁体和样品(聚乙烯)间距的关系。当间距为厘米量级时散射中子本底对图像的影响很小。其次,计算表明系统对样品的甄别厚度与入射中子总数N有关,在一定范围内近似与logN成线性关系。最后,通过模拟结果给出了理想平行中子束入射情况下系统的平面分辨率。     

保温层对快中子检测油垢厚度响应的影响

利用快中子透射法和散射法研究了保温层厚度在0～72mm时对测量输油管道油垢厚度响应的影响。实验装置由中子束发射器、中子探测器和BH1224型微机多道谱仪组成。实验结果表明：在油垢厚度较小时,随着保温层厚度的增加,检测输油管道油垢的灵敏度减小,但对透射法的影响比散射法小;透射法中子计数适合于半对数进行线性拟合,R²的平均值为0.9958;散射法中子计数适合于二次多项式拟合,R²的平均值为0.9979。     

LiD与H2O反应机理及动力学

在6-311G（d）水平下,采用微扰理论的MP2方法,研究了LiD与H2O的反应。结果表明,反应存在两个通道：LiD+H2O→LiOH+HD（R1）;LiD+H2O→LiOD+H2（R2）。298K下,两通道的势垒高度分别为9.31和195.08kJ/mol,反应速率常数分别为1.88×1010和3.74×10－26（mol•dm－3）－1•s－1。     

含硼矿物及环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能

以我国特有的含硼原矿经选矿和高炉分离后分别得到的含硼铁精矿粉和富硼渣为研究对象,用蒙特卡罗方法研究了二者及其环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能,讨论了影响材料屏蔽性能的因素,确定了含硼矿物/环氧树脂复合材料合适的配比范围;得到了材料的快中子分出截面和热中子衰减系数,并与常用的混凝土屏蔽材料进行对比。结果表明：复合材料对14.1MeV快中子的屏蔽性能主要与屏蔽材料中低原子序数元素的含量有关,含硼矿物复合材料对热中子的屏蔽性能与硼元素的浓度有关,伴生γ射线光子的衰减主要与矿物材料中高原子序数元素的含量和材料的密度有关。含硼矿物复合材料中含硼矿物的最优体积比为0.4~0.6;最佳配比对14.1MeV快中子的屏蔽性能与混凝土的接近,对热中子的屏蔽性能强于混凝土的,有望作为辐射场周围混凝土屏蔽层的裂缝灌注及不规则孔洞的填补或直接制备复合屏蔽材料。     

高通量工程试验堆燃料元件进一步加深燃耗研究

本文通过三维网程序对所选择的高通量工程试验堆参考堆芯作了三维计算，通过已知的实验结果论证了计算结果的准确性。从物理计算分析的角度看，ＨＦＥＴＲ元件在不超过最大燃耗为６７％这个限制值的提前下，盒平均燃耗限值可以由４５％和提高到５０％，同时元件的安全性能不变。     

用中子活化分析镀膜厚度及其探测极限研究

本工作提出用中子活化分析有基底的单层或多层镀膜厚度的方法。用Am-Be中子源对Au、Al、Cu等薄膜活化后,用HPGe探测器测量被活化薄膜放出的特征γ射线全能峰面积,并用蒙特卡罗方法模拟计算HPGe探测器对不同特征γ射线的探测效率,得到用反应堆中子源活化分析不同元素镀膜厚度的方法和探测极限。与目前广泛使用的X射线荧光方法相比,其分析灵敏度可提高几个量级。     

Neutron Cross Sections of Li-6

Calculation procedures have been developed to evaluate the performance of the multistage counter current extraction of transuranics (TRU) from spent molten salt into liquid metal, taking into account stage efficiency and also the scrub stage. The following results, which supplement previous papers, were derived using these procedures. When Cd is used as the liquid metal and the stage efficiency is assumed to be 100%, at least four stages are necessary to recover 99% of TRU from the salt with a decontamination factor (DF) higher than five. A stage efficiency of the extraction better than 80% is desirable for a practical application. The scrub stage is not very effective in improving the DF when the total number of extractions is less than five. The DF slightly increases with higher TRU concentration in the salt since the accompanying lanthanide FP extracted into the Cd in the later stages works as a mild reducing agent in the earlier stages. Although the extraction process has high separation capability, it is very difficult to separate Np, Am, or Cm from Pu due to their similar separation factors. Therefore, the extraction process has inherent proliferation resistance.