脉冲堆快中子实验装置设计

本文利用蒙特卡罗方法和离散坐标法设计了满足器件辐照效应研究的脉冲堆快中子实验装置.采用SAND-Ⅱ多箔活化法和热释光剂量片法对装置参数进行了测试分析,验证了装置设计参数与实验测量值符合一致.     

缓发中子法测量脉冲堆裂变总数

用长计数器测量已知裂变率的缓发中子计数率，然后用同一探测系统测量脉冲后的缓发中子计数率，探测系统的探测效率、缓发中子份额和缓发中子先驱核半衰期等参数均不变，从而建立起利用脉冲堆脉冲后的缓发中子衰减曲线确定脉冲裂变总数的方法。该方法的相对标准不确定度（不包含稳定功率运行裂变率的不确定度）为4%。测量的30次脉冲的裂变总数与其它方法得到的结果一致。     

快中子脉冲堆动力学特性研究

快中子脉冲堆是一种可超瞬发运行的链式反应堆,在研究裂变反应堆瞬态物理过程和中子动力学过程等方面有重要的应用价值。介绍了快中子脉冲堆的动力学过程与特性,推导了动力学方程和超瞬发临界状态下的解析解。介绍了实验研究结果,测量了快中子脉冲堆超瞬发临界运行产生的脉冲中子辐射场的脉冲特性参数,获得了快中子脉冲堆中子动力学的基本特性参数。实验结果与建立的理论模型很好地符合。     

快中子脉冲堆中子价值计算研究

利用MCNP程序建立了CFBR-Ⅱ堆结构的三维模型,借助中子倍增的方法实现了计算中子价值的功能。为消除实验中用中间钢托盘孔道内的中子价值代替上下半球的中子价值而引起的差异,利用均匀抽样技巧对各区域沿径向分层细致计算。结果表明,中子价值最大处位于高富集度铀区域中间某层而非系统中心或上下半球球心,其他区域中子价值则沿径向单调递减。     

快中子脉冲堆中子价值计算研究

利用MCNP程序建立了CFBR-Ⅱ堆结构的三维模型,借助中子倍增的方法实现了计算中子价值的功能.为消除实验中用中间钢托盘孔道内的中子价值代替上下半球的中子价值而引起的差异,利用均匀抽样技巧对各区域沿径向分层细致计算.结果表明,中子价值最大处位于高富集度铀区域中间某层而非系统中心或上下半球球心,其他区域中子价值则沿径向单调递减.     

熔盐快堆缓发中子先驱核湍流输运效应

针对熔盐快堆中子物理与水力强耦合的特点,使用开发的熔盐堆三维多物理耦合程序TMSR3D,分析了稳态情况下锕系元素再循环嬗变熔盐堆(MOSART)缓发中子先驱核守恒方程中湍流扩散项对熔盐快堆堆芯物理参数的影响。结果表明:在稳态情况下,湍流扩散项对堆芯有效增殖因数影响很小,对堆芯快中子和热中子通量密度的影响也很小,但湍流扩散项对堆芯缓发中子先驱核分布的影响大,且影响程度与具体的湍流运动黏度分布、湍流施密特数和不同的缓发中子先驱核群相关。     

西安脉冲堆~3He快中子夹心谱仪的方案设计

本文介绍了3He快中子夹心谱仪的气体填充、探测器、三通道数字符合和数据分析处理系统,描述了探测器系统的理论分析及实验标定方法,提出了谱仪符合本底计数的来源,绐出了扣除几种符合本底的理论和实验方法,研究结果表明本工作可指导3He快中子夹心谱仪的深入研究.     

利用缓发中子法测量235U裂变数的实验研究

缓发中子伴随核裂变产生,通过对它的测量估算核裂变数是一需实验检验的新方法。在中国原子能科学研究院微堆辐照²³⁵U样品,采用³He正比计数器测量缓发中子,并通过缓发中子数反推得到铀样品的总裂变数。利用高纯锗γ谱仪测量被辐照样品发射的缓发γ射线,通过缓发γ射线数得到样品总裂变数。对两种测量方法得到的结果进行了对比和分析,结果表明,用缓发中子法和缓发γ法对同一样品测量的结果一致,缓发中子法可作为一种辅助诊断方法。     

石墨慢化通道式熔盐堆有效缓发中子份额计算方法研究

有效缓发中子份额(βeff)是研究反应堆动力学特性的关键参数。在液态燃料熔盐堆(MSR)中,燃料流动引起缓发中子先驱核(DNP)在堆内的再分布,并使部分DNP在堆外回路衰变,从而导致βeff的计算方法与固态燃料反应堆不同。为评估石墨慢化通道式熔盐堆内燃料流动引起的反应性损失,研究缓发中子随燃料的流动行为,同时为堆设计和安全分析提供依据,分别基于解析方法和数值方法推导了计算βeff的数学模型,计算了熔盐实验堆(MSRE)在额定工况下的DNP损失份额和堆内DNP浓度分布,并分析了燃料在堆外流动时间和入口流量对βeff的影响。结果表明：两种方法均可对DNP行为提供合理描述;固定燃料在堆外流动时间,βeff随入口流量的增加而减小;固定入口流量,βeff随燃料在堆外流动时间的增加而减小,80 s后趋于稳定。     

模拟脉冲源方法计算CFBR-Ⅱ堆缓发临界瞬发中子衰减常数

通过计算国外基准装置缓发临界处的瞬发中子衰减常数,证明了用模拟脉冲源方法计算出的瞬发中子衰减常数是可信的.用该方法计算了CFBR-Ⅱ堆5个次临界状态的瞬发中子衰减常数;线性外推得到缓发临界时系统的瞬发中子衰减常数为0.55μs-1;计算值与试验结果相比存在着偏差.文中简单分析了产生偏差的原因.     

模拟脉冲源方法计算CFBR-Ⅱ堆缓发临界瞬发中子衰减常数

通过计算国外基准装置缓发临界处的瞬发中子衰减常数,证明了用模拟脉冲源方法计算出的瞬发中子衰减常数是可信的。用该方法计算了CFBR-Ⅱ堆5个次临界状态的瞬发中子衰减常数;线性外推得到缓发临界时系统的瞬发中子衰减常数为0.55μs-1;计算值与试验结果相比存在着偏差。文中简单分析了产生偏差的原因。     

一种测量快堆α_c的方法研究

在超瞬发临界状态下,直接测量脉冲前沿的功率上升,得到瞬发中子增殖常数(α)。在超缓发临界,刻度调节棒的反应性当量,累加调节棒的反应性当量得出爆发脉冲的预加反应性。由超瞬发临界实验数据外推得到了CFBR-II堆缓发临界瞬发中子衰减常数(αc)和反应性定向差。测量得到的αc与Rossi-α方法测量得到的结果一致。     

西安脉冲堆燃耗对中子代时间的影响研究

本文研究了计算反应堆中子代时间(Λ)的瞬发中子通量密度衰减法,基于反应堆仅释放瞬发中子的假设条件,研究了瞬发中子动力学方程,将Λ的计算转变为α本征值的计算问题,采用MCNP程序模拟瞬发中子通量密度的衰减特性以拟合出α值。该方法避免了抽样计算中子价值函数的复杂问题,实现相对容易。并根据西安脉冲堆(XAPR)堆芯三维燃耗分布拟合出不同燃耗深度下瞬发中子通量密度衰减系数α,计算出堆芯中子代时间。结果表明:随着XAPR堆芯燃耗的加深,中子代时间呈增大趋势,从新堆芯到第一循环末(120EFPD),Λ增大幅度为8.93%。     

单组点动力学方程的同伦分析解法

同伦分析方法是一种求解非线性方程组的级数解析方法。将同伦分析方法应用于单组缓发中子动力方程组的求解,获得了它的级数分析解,并对算法的有效性进行了检验。结果表明：该算法从计算时间和精度上都能达到了工程应用的要求。     

金属核燃料快中子脉冲堆核-热-力耦合计算方法研究

为确保快中子脉冲堆的运行安全,防止超临界脉冲对材料造成物理损伤,需要对快中子脉冲堆脉冲工况进行模拟分析。本研究针对金属核燃料快中子脉冲堆,基于点堆动力学方法、蒙特卡罗方法和有限元力学方法,对Godiva-I脉冲堆开展了核热力耦合计算分析研究。计算结果表明,反应性温度系数和裂变率与实验值吻合良好,反应性、温升、表面位移、表面应力与实际情况相符合。因此,本文建立的“核-热-力”耦合计算方法可应用于金属核燃料快中子脉冲堆的分析计算,具有一定的可靠性。      

脉冲堆稳态堆芯脉冲运行实验研究

对脉冲堆进行稳态堆芯脉冲运行实验,并对实验结果进行了分析.分析结果表明,在西安脉冲堆原设计的稳态堆芯布置方式下进行脉冲运行是安全可行的.通过实验,获得了脉冲堆稳态堆芯脉冲运行的相关参数,并与理论计算结果进行了比对,分析了二者的偏差.     

含反射中子的快脉冲堆中子动力学方程研究

提出了含有反射中子的快脉冲堆中子动力学方程,并据此开展了快脉冲堆在超瞬发临界状态下产生脉冲的数值模拟计算。结果表明,反射中子增加了反应性和脉冲产额,由于反射中子使脉冲波形展宽,波形也不再对称。     

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。     

脉冲堆余热导出安全性实验研究

实验研究了脉冲堆余热导出的安全性,给出了停堆后燃料芯体温度和堆水池散热能力随时间变化的实验数据及其分析方法和结果.实验及其分析结果表明,脉冲反应堆余热导出是安全的.