深次临界反应性测量中的动力学畸变效应修正

深次临界反应性测量中,随着次临界度的增加,中子注量率空间能谱分布偏离静态,由此产生的动力学畸变效应对次临界反应性测量产生影响。本文根据扩散理论分析次临界系统中子注量率空间能谱分布偏离的规律,并根据相对中子注量率计算动力学畸变效应修正因子。在零功率装置上进行4个不同棒态组合的次临界度测量试验。试验测量分析表明,随着次临界度的增加,动力学畸变效应修正因子从0.052逐渐增大到0.065,对应的反应性修正量为0.78eff³.01eff,可见,深次临界反应性测量中对动力学畸变效应进行修正是必要的。     

反应率相对分布实验数据处理程序的研制

为处理CEFR反应率相对分布实验准备数据，研制了活化法测量反应率相对分布实验数据处理程序。步骤如下：1）推导了活化法测量相对反应率计算表达式，引入功率归一因子，以便将径向各测点的照射功率归一到相同水平；2）推导了热堆轴向、径向中子注量率相对分布曲率拟合计算公式：3）推导了快堆中子注量率分布三次样条函数拟合计算表达式。     

裂变同位素靶管在300#反应堆的辐照实验

将裂变同位素靶管放入300#反应堆特殊燃料元件盒中辐照.叙述了辐照定位装置的加工以及靶管取放、定位、热电偶导出线固定等详情,测量了轴向中子注量率分布、水隙内和靶管内外壁的中子注量率,刻度了靶管的反应性,分五个功率台阶测量了靶管壁面温度和堆池温度.测量得到的热中子注量率沉降因子与根据生产厂家报告推出的自屏因子基本符合.将计算的和测量的靶管外壁温度进行比较,可认为铀靶生产厂家给出的靶管各热物性参数是准确的.     

多通道中子注量率相对分布测量装置研制

为了实现反应堆堆芯中子注量率相对分布的测量,基于NaI探测器测量活化探测片放射性计数来计算相对中子注量率的方法,研制多通道中子注量率相对分布测量装置。该装置由PTMC12数据采集板卡、工控机和MNFDAS控制软件组成,可自动实现循环计数或非循环模式下的定时计数功能,测量结果以数据图形和文件形式保存。测试结果表明,该装置稳定性好,相对偏差在±1%之内,可保证反应堆内中子注量率相对分布实时长期稳定测量的要求。     

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。     

HT-7超导托卡马克上时间分辨中子注量率测量

本文介绍了HT 7超导托卡马克上的时间分辨中子注量率测量系统。在高参数放电状态下,计算得到中子产额在108 s-1量级,在靠近装置边上的中子注量率处于 102 cm-2 ·s-1 量级,因此,选择 BF3正比计数管作为探测器。经过多次实验,测量系统运行稳定可靠,测量得到的中子注量率和估算得到的中子注量率在误差范围内一致。     

14 MeV快中子照相准直屏蔽系统的设计与优化

基于强流氘氚中子源科学装置HINEG设计了一套快中子照相准直屏蔽系统。采用中子输运设计与安全评价软件系统SuperMC和ENDF/B-Ⅶ.0数据库计算了准直中子束的中子能谱及注量率、γ射线能谱及注量率、直射中子注量率与γ射线注量率比值（φ_d/φ_γ）、直射与散射中子注量率比值（φ_d/φ_s）、准直束中子注量率的不均匀度等特性参数,并采用MCNP5程序进行了对比验证。研究了准直屏蔽系统的内衬材料、尺寸等对特性参数的影响规律,并通过优化获取了最优设计方案。计算结果显示,在同等计算条件下,SuperMC计算结果与MCNP计算结果相对偏差小于1%,准直屏蔽系统的φ_d/φ_γ为50.1,φ_d/φ_s为5.7,在Φ30 cm视野范围内的中子注量率为4.80×10⁷ cm^-2•s^-1,其中直射中子注量率为4.09×10⁷ cm^-2•s^-1,中子注量率不均匀度为5.8%,满足快中子照相对准直束特性参数的要求。     

0.1—18MeV单能快中子注量率的绝对测量和国际比对

本文描述了用于0.1—18MeV单能快中子注量率绝对量的闪烁望远镜,半导体望远镜,含氢正比计数器和伴随粒子法等绝对测量装置。并刻度了用作这一能区次级标准的长中子计数器的效率,用这套装置参加了最近由国际计量局组织的中子注量率测量的国际比对,并给出了比对结果。     

球形浓缩铀装置的中子价值和裂变率分布测量

为得到Rossi-α测量临界装置的瞬发中子衰减常数的空间修正因子，利用²⁵²Cf中子源测量带贫化铀反射层的球形浓缩铀临界装置(CFBR-Ⅱ)的中子价值空间分布，同时用浓缩铀裂变电离室测量该装置的裂变率空间分布，得到该装置的空间修正因子为1.096。     

BF3长计数器效率刻度及其应用

利用²³⁸U裂变反应，通过测量裂变碎块的数量，能够较为准确地测量快中子注量。但这种方法在中子能量为1.6MeV以下（裂变道未开或处于裂变截面第1个台阶上升处）和6.0～7.0MeV能区（第2个台阶上升处）由于不确定度过大而不适用。本工作采用4种不同的核反应作中子源，对北京大学4.5MV静电加速器中子实验大厅的BF₃长计数器的相对效率进行了刻度。将²³⁸U(n,f)反应与相对效率已知的BF₃长计数器相结合，解决了在上述能区准确测量中子注量的问题。      

医院中子照射器中子束流出口处热中子注量率的测量

医院中子照射器是基于微型反应堆而设计的专门用于硼中子俘获治疗（BNCT）的核反应堆装置,其额定功率为30 kW。在堆芯相对两侧分别设有一条热中子束流和超热中子束流用于病人照射,在热中子束流内引出一条实验用热中子束流,用于瞬发γ法测量病人血硼浓度。本工作利用²³⁵U裂变靶和白云母探测片测量了热、超热和实验用热中子束流出口处的热中子绝对注量率。结果显示,在30 kW额定功率运行时,热、超热和实验用热中子束流出口处的热中子注量率分别为1.67×10⁹、2.44×10⁷和3.03×10⁶ cm^-2•s^-1。以上结果达到了BNCT设计要求,并能满足瞬发γ测量血硼浓度的要求。     

Am-Be中子源辐射场周围剂量当量与吸收剂量的计算

根据最近更新的微观中子核反应截面数据（ENDF/B-Ⅶ库）计算了热中子到20MeV中子能区,H、C、N、O、Ar5种元素以及干燥空气和ICRU四元素组织的中子比释动能系数（kerma因子）。在此基础上,结合MCNP程序对Am-Be源外中子能谱的模拟,计算了Am-Be源中子场的周围剂量当量,单位中子注量下为373.0pSv•cm²。利用本实验室计算国产Am-Be源的中子能谱,算得相应中子场的周围剂量当量为374.0pSv•cm²,距离该源1m处空气对中子和γ射线的吸收剂量率分别为1.457×10^－2和1.580×10^-1μGy/(GBq•h)。     

堆内超临界水回路辐照装置物理参数模拟研究

堆内超临界水回路对我国超临界水堆燃料和结构材料的辐照腐蚀实验具有重要意义,辐照装置位于反应堆堆芯栅格,是超临界水回路的核心部件。采用MCNP程序模拟研究辐照装置的关键物理参数,并考虑超临界水热物特性对物理参数的反馈效应。计算得到辐照装置热中子注量率为4.72×10¹³ cm^-2•s^-1,快中子注量率为1.55×10¹⁴ cm^-2•s^-1,辐照产热率为14.7 kW,反应性引入为0.045%。     

Characterization of neutron field in the experimental fast reactor JOYO for fuel and structural material irradiation test

The experimental fast reactor JOYO has been operated as an irradiation test facility for fast reactor fuel and structural material since 1983 with its MK-II core. During this time, an extensive study was conducted to characterize the neutron field in order to assure the accuracy and reliability of neutron fluence. Neutron flux for a given irradiation test was calculated using a core management code system based on three-dimensional diffusion theory. It was then corrected with the adjusted neutron spectrum by means of the multiple foil activation method. The neutron fluence calculation accuracy in the fuel region was evaluated within a 5% error by comparing the burn-up of spent fuel with the measured values, which had been obtained from their post-irradiation examination. At positions away from the fuel region, the neutron flux distribution was calculated using a two-dimensional transport code. A Monte Carlo code was also used to analyze the detailed neutron flux distribution within an irradiation test subassembly that had a heterogeneous internal structure. With the neutron flux results various irradiation parameters, such as displacement per atom (dpa) and helium production, could be evaluated. A helium accumulation fluence monitor has been developed to measure not only neutron fluence but also helium production. Neutron flux and fluence obtained from the core management calculations were compiled as a database for users’ convenience together with related irradiation information and fuel subassembly material compositions. These data are expected to be widely used in the post-irradiation analysis of fuel and structural material.     

IHNI-1中子束快中子注量率测量

为检验和确定用于硼中子俘获治疗(BNCT)的医院中子照射器(IHNI-1)的快中子污染源项,设计了用于快中子注量率测量的包硼~(235)U裂变电离室。利用MCNP程序对电离室的注量响应进行优化设计,计算包裹不同厚度硼壳时电离室的注量响应曲线,最终选择35mm厚B4C壳作为低能中子屏蔽层。利用该电离室测量IHNI-1热中子和超热中子束的快中子注量率,并与模拟计算值比较。结果显示,实测的中子束比模拟计算结果具有更多的快中子成分,低于国际原子能机构(IAEA)推荐的目标值。     

熔盐实验堆MSRE堆芯罐和反应堆容器辐照损伤计算与分析

本文采用蒙特卡罗程序MCNP5对熔盐实验堆MSRE的堆芯罐和反应堆容器的中子辐照损伤量--原子离位数率(DPA rate)进行计算与分析。确定了堆芯罐和反应堆容器上的中子注量率分布,对其中中子注量率最大的区域进行详细的原子离位数率计算。计算显示堆芯罐和反应堆容器最大的原子离位数率均发生在内表面、堆中心平面处、θ角度在22°~34°之间的区域,最大原子离位数率可达3.90×10^-9s^-1,且快中子对原子离位数率贡献要大于热中子。研究结论对新概念熔盐堆设计和参数选择具有重要的实际意义。     

先进裂变核能的关键核数据测量和CSNS白光中子源

在设计加速器驱动的次临界系统（ADS）、核废料嬗变装置及钍基熔盐堆时亟需一些关键核数据,当前核数据库受实验条件或中子能区的限制,存在核数据精度不高甚至少部分核素数据缺失的情况。本文综述了国内外相关的核数据研究和相应的白光中子源情况。基于中国散裂中子源(CSNS)的反角通道白光中子源实验终端的中子束流具有非常宽的能谱（0.01 eV~200 MeV）和很好的时间特性。模拟得到距靶80 m处的实验终端的中子注量率为9.3×10⁶cm^-2•s^-1,1 eV ~ 1 MeV能量间隔内的中子数占总中子数的53%;同时,加速器运行在双束团模式或单束团模式,时间分辨率均在0.3%～0.9%之间,适合开展核数据测量。     

基于蒙特卡罗-离散纵标双向耦合方法的堆坑粒子注量率计算

为有效解决大型复杂核设施屏蔽计算问题,研究了三维蒙特卡罗(MC)-离散纵标（S_N）双向耦合方法,通过自主开发接口程序实现MC粒子概率分布与S_N角通量密度之间的相互转换,实现MC-S_N双向耦合计算。将基于MC-S_N双向耦合方法的程序用于某反应堆堆坑底部粒子注量率计算。利用MC程序建立堆芯及堆坑处的精细模型进行计算,三维S_N程序用于堆芯下表面与压力容器底面之间区域的计算。通过MC-S_N-MC两步耦合计算,给出堆坑通道及小室内的中子和光子注量率。三维MC-S_N双向耦合方法计算结果与单一MCNP程序结果吻合较好,初步验证了该方法是解决大型复杂核装置屏蔽问题的有效工具。     

中子吸收材料累积中子注量研究

中子注量可作为加速辐照实验的辐照指标。为了通过加速辐照的方式检验中子吸收材料的中子吸收性能,计算了中子吸收材料贮存不同时间下的中子注量。通过对乏燃料组件初始富集度、燃耗深度以及乏池温度、可溶硼浓度的研究,得到中子吸收材料在乏池贮存时中子注量的包络值,同时计算得到不同贮存时间材料¹⁰B的消耗量。结果表明,材料的中子吸收性能在贮存10～60 a的情况下并无明显变化。本文结果可为检验材料的中子吸收性能提供支持。