广义G-G近似与氢致慢化的严格计算

从中子迁移方程出发,扼要地推导了一维平几何的 P_N、B_N 近似方程。利用两个递推公式,可方便地实现 P_N 和 B_N 近似之间的转换。简要地推导了弹性散射在质心系为各向异性的普遍化的散射核,定义了广义的慢化密度。将散射碰撞密度展开成泰勒级数,得出散射积分与广义慢化密度的级数形式。忽略二阶以上导数项,导出适用于非氢核的广义 G-G 近似及 G-G 参数的普遍化表达式。将勒让德多项式表示成幂级数,推导出广义 G-G 近似 G-G 参数普遍化的解析结果,以及氢致慢化普遍化的慢化密度方程及参数。因此,对任意阶 P_N 或 B_N 近似方程所包含的慢化密度方程及G-G 参数,都可直接写出。最后,将普遍化的结果简化到弹性散射质心系各向同性情形,得到通常的 G-G 近似及氢核慢化的结果。     

基于子群方法的双重非均匀性共振计算方法研究

为计算双重非均匀性条件下的共振截面,提出了耦合Sanchez Pomraning方法的改进的子群方法(ISSP)。ISSP采用精细化共振能群结构来规避共振干涉处理,通过求解双重非均匀性条件下的子群固定源方程和慢化方程得到颗粒和基体等各材料的有效共振截面,最后进行双重非均匀性条件下的输运计算。数值结果表明,与连续能量蒙特卡罗程序及超细群计算结果相比,ISSP可精确高效地计算双重非均匀性条件下的共振截面。     

基于特征线法计算的超细群慢化方程求解方法

为实现对复杂几何、复杂能谱组件的精细计算,提出了一种基于特征线的超细群慢化方程求解方法。通过耦合特征线法中的固定源计算,在共振能量范围内建立超细群慢化方程,通过精细能谱获得复杂结构下的共振自屏截面。对典型压水堆栅元问题、带有温度分布的栅元问题、燃料内部存在不均匀性的栅元问题以及板状燃料组件问题进行了计算。结果表明,基于特征线的超细群慢化方程求解方法可精确计算复杂几何、复杂能谱问题,为共振计算提供基准。     

基于特征线法计算的超细群慢化方程求解方法

为实现对复杂几何、复杂能谱组件的精细计算,提出了一种基于特征线的超细群慢化方程求解方法。通过耦合特征线法中的固定源计算,在共振能量范围内建立超细群慢化方程,通过精细能谱获得复杂结构下的共振自屏截面。对典型压水堆栅元问题、带有温度分布的栅元问题、燃料内部存在不均匀性的栅元问题以及板状燃料组件问题进行了计算。结果表明,基于特征线的超细群慢化方程求解方法可精确计算复杂几何、复杂能谱问题,为共振计算提供基准。     

NECP-Atlas中共振弹性散射核处理模块的开发与验证

在多群截面和散射矩阵产生中考虑了靶核热运动以及共振弹性散射。首先,采用了任意勒让德阶数的各向异性共振弹性散射核公式,以计算准确的多普勒展宽能量转移核。使用了半解析积分方法来进行共振弹性散射核的计算。结合共振弹性散射核计算,提出了一种线性化方法来产生共振弹性散射核插值表。利用该插值表可精确插值共振弹性散射核以减少计算成本。其次,基于共振弹性散射核开发了慢化方程求解器从而代替传统的渐进散射核。该求解器可以正确地考虑中子上散射效应对于中子能谱的影响。在多群截面归并时使用更加精确的中子能谱,以此可以得到更加精确的多群截面。上述所有方法都已集成至核数据处理程序NECP-Atlas。数值结果表明,所提出的方法可以为下游计算提供准确的多群截面;相比于传统方法所产生的多群截面及散射矩阵,当上散射效应被考虑时,使用确定论程序所计算的燃料温度系数以及特征值有较大的变化。     

非均匀栅元的超热能谱和共振积分数值计算

本文对中子的积分迁移方程进行数值求解,得到非均匀栅元共振能区的超热能谱、共振积分以及相应的群平均截面,共振中子通量的空间分布、共振自屏因子等。本文避免了目前在共振计算中所引入的许多近似。考虑了一个核共振峰的能级干涉效应和不同核之间的干涉。本方法具有甚高的精确度。可以作为基准方法。     

中子吸收剂~6LiH和B(CH_2)_x性质的理论研究

本文用慢化理论及蒙特卡罗方法计算了中子吸收剂~6LiH及B(CH_2)_x的中子学特性。组合逃脱共振几率P、平均慢化时间T及平均慢化长度L_s,我们引进一个新的量|P=P,它能很好地表示中子吸收剂的性质。对二种吸收剂作了比较。我们发现对含硼聚乙烯吸收剂存在一个最佳配比。     

中子吸收剂~6LiH和B(CH_2)_x性质的理论研究

本文用慢化理论及蒙特卡罗方法计算了中子吸收剂~6LiH及B(CH_2)_x的中子学特性。组合逃脱共振几率P、平均慢化时间T及平均慢化长度L_s,我们引进一个新的量│p=p,它能很好地表示中子吸收剂的性质。对二种吸收剂作了比较。我们发现对含硼聚乙烯吸收剂存在一个最佳配比。     

核燃料溶解器临界计算对截面的要求

用群截面对燃料溶解过程中出现的栅格、燃料双重不均匀和溶液３种系统作临界计算时，需要考虑中子的共振自屏效应。标准自屏公式或经过丹可夫因子修正的自屏公式不适用于燃料双重不均匀系统。ＯＥＣＤ／ＮＥＡ临界工作小组的结果表明，必须用碰撞概率（ＰＩＣ）方法，子群方法或精细慢化方法修正才能得到共振自屏效应的准确结果。用点截面作临界计算时，不会观察到自屏效应，可以准确进行包括燃料双重不均匀系统在内的临界计算。     

NaI(Tl)对环状γ射线源的光电峰效率及γ射线在环状样品中自吸收的测量

本文叙述了用点源刻度光电峰效率同空间位置的关系,用函数形式描写这种关系,通过对特定几何形状的积分可计算该种形状源的效率,方法不受源形状、大小的限制。并给出环状几何源效率计算的近似表达式。用点源测量环状样品内不同位置的强度变化,给出函数形式,从而导出样品对γ射线自吸收的修正公式。此法且不受样品元素的限制。     

复杂燃料成分的多核素共振干涉计算方法研究

共振干涉现象广泛存在于反应堆系统中,是影响共振计算精度的重要因素之一。当前提出的干涉因子方法,其计算效率难以适用于燃耗过程中的复杂燃料成分。基于改进的伪核素理论与超细群慢化方程求解程序,提出了一种针对实际压水堆燃耗过程的快速共振干涉计算方法。对于燃耗过程中的复杂燃料成分,在均匀问题和压水堆栅元几何下进行了共振自屏分析。结果表明,该方法的计算精度与严格的超细群计算及蒙特卡罗方法相当,效率上优于干涉因子方法,适用于压水堆燃耗过程中的快速共振计算。     

计算慢化转移截面中角度积分的方法

在求解中子输运方程的各种近似计算(如P_n,B_n,S_n等)中,需知介质的慢化转移截面。按定义,转移截面的计算公式是一个二重积分,包括对源中子能量的外重积分和对散射角的内重积分,即角度积分。其中角度积分的被积函数含有正负振荡的勒让德函数,因而给计算带来了麻烦。作数值积分时要取足够多的点数,才能确保一定的精度。近年来,发表了不少计算角度积分的方法。本文对这些方法作了比较和讨论。并推导了关于H核的     

Doppler反馈系数的计算和实验检验

文章提出了一种利用国外发表的现存的多群数据直接计算都卜勒反馈系数的插值併群方法胍酝ü惹蟮ジ龉舱穹宓挠行Ч舱窕侄蟮拥淖龇ú煌?后者比较烦杂,计算量大。为了检验所用的方法,将计算结果化为~(238)U的有效共振积分,再与实验测量作比较。比较的量包括:室温时对应各种UO_2棒直径的有效共振积分,高温时对应各种温度的有效共振积分及其温度系数。结果表明,理论计算和实验符合较好。所编制的程序称Doppler,有PDP和CYBER两个版本,现均已投入使用。     

基于能谱降阶模型的共振计算方法研究

传统的共振计算方法试图对能谱进行诸多近似和预测来实现有效共振自屏截面的计算，但传统方法存在精度与效率难以兼顾的问题。本文采用广义并群理论和降阶模型方法，挖掘复杂能谱的特征，降低共振计算的复杂程度。通过对典型背景截面的超细群能谱的提取，建立能谱样本空间。通过奇异值分解和低秩近似，有效获取代表能谱特征的正交基函数。通过求解考虑正交基函数分布权重下的宽群角通量展开系数，实现目标问题下超细群能谱的重构，并用精细能谱并群计算得到了有效共振自屏截面。初步结果表明，基于能谱降阶模型的共振计算方法能有效预测共振自屏截面，其计算效率与超细群方法相比具备一定的优势。     

含水二氧化硅介质14 MeV中子慢化长度与中子迁移长度模拟计算

基于MCNP程序模拟计算了不同孔隙度二氧化硅介质地层14 Me V中子慢化长度与中子迁移长度。首先,模拟计算了241Am-Be中子源条件下不同孔隙度Si O2介质地层的中子通量空间分布,并利用源距均方值公式计算得到了对应的中子慢化长度LS和中子迁移长度LM。与文献结果对比:中子特征长度LS与LM结果相对误差均值分别为1.20%与-2.60%;该结果验证了源距均方值公式计算中子特征长度的有效性和可行性。同样地,计算得到了不同孔隙度Si O2介质地层14 Me V中子的中子特征长度LS和LM;计算结果表明:14 Me V中子的中子特征长度同样随地层孔隙度的增加而降低;其中水的14Me V中子特征长度为LS=12.73 cm、LM=13.00 cm,Si O2的14 Me V中子特征长度为LS=30.08 cm、LM=34.31 cm;中子慢化长度LS结果与文献结果的相对偏差≤±3.1%。     

压水堆相邻燃料棒间的高阶共振干涉现象研究

针对压水堆中不同燃料类型相邻的燃料组件中的出现的高阶共振干涉现象进行了研究。通过超细群求解慢化方程和嵌入式共振计算方法,对该类问题进行了计算。通过对精细能谱形状和多群共振截面计算误差的分析,结果表明,高阶共振干涉现象随着慢化剂密度降低而增强,对共振计算的精度有一定的影响。在二氧化铀(UO2)与钚铀氧化物混合燃料(MOX)的混合组件中,截面的最大相对误差达10%。通过对嵌入式共振计算方法进行改进,可以有效地处理该共振干涉现象,提高具有复杂设计的燃料组件的共振计算精度。结果表明,在多种工况下的多燃料混合组件中,共振截面的相对误差降低至3%以下。     

基于等价理论的压水堆包壳材料共振计算方法研究

共振自屏效应的处理是影响压水堆组件程序反应性精度的主要因素之一,压水堆锆包壳材料同样具有共振自屏效应,忽略其影响会对反应性造成100~300 pcm（1 pcm=10-5）的偏差。目前,主要通过提供经验上的参考稀释截面与包壳等价理论处理包壳材料的共振自屏效应,但并未对其适用性及精度进行完整的分析。因此,本文采用DRAGON程序,通过一系列压水堆算例对这2种方法进行测试,确定包壳共振自屏效应的主要影响因素以及这2种方法的适用性。结果表明,包壳材料的共振自屏效应仅仅与包壳区的原子核密度、厚度、慢化区的水铀比有关,并且参考稀释截面方法可以满足大部分典型压水堆系统的计算精度,但是对于包壳区尺寸、原子核密度、慢化区水铀比变化较大的系统计算精度较差,而包壳等价理论计算精度和普适性强,可用于不同类型压水堆系统包壳材料的共振自屏计算。      

强流加速器D-Be中子源中子慢化引出研究

为优化成像中子束注量率和能谱,在考虑中子源能谱、角分布、面源结构及靶系统条件下,利用MCNP程序模拟源中子的慢化和输运过程,记录不同模型时慢化体内热中子注量率分布和成像中子束成分。结果表明,聚乙烯更适合用作小型热中子源慢化反射材料;D+束轰击靶面的束斑大小影响热中子在慢化体内的分布,束斑半径在1cm内变化对中子慢化影响较小;增加热中子引出孔道与D+束轴线的夹角能有效提高引出热中子束的纯度。     

二维任意几何耦合共振计算方法研究

首次提出将子群方法用于密集峰区域,小波方法用于孤立峰区域的耦合共振计算方法。首先,对子群方法和小波方法的理论模型进行优化,然后在共振能区通过散射源项的计算进行耦合,达到精确计算包含孤立峰和密集峰的整个共振能区的有效共振自屏截面的目的。对压水堆栅元问题等共振基准题的计算结果表明:该耦合方法和其他传统的多群共振计算模型以及连续能量共振计算模型相比,可保证较高的计算效率,同时能精确计算整个共振能区的有效共振自屏截面,为后续的组件计算提供精确的输入参数。     

二维任意几何子群共振计算及加速优化

共振计算是反应堆组件堆芯设计和燃料管理的基础.子群共振计算方法基于共振能群子群截面,调用输运程序作为求解器,对子群中子注量率进行求解并且归并得到有效共振自屏截面,实现任意二维复杂几何的共振计算.由于子群方法在每个共振能群内部需要反复调用输运求解器,因此和等价理论相比速度较慢及本文基于子群方法的理论模型和自主开发的子群共振计算程序,提出并且完成了多群数据库、输运计算源项及多共振核素迭代的优化方案.通过基准题的验证可知,该方案在保持精度的同时提高了子群程序的计算效率,保证了该程序在工程上的实用性.