针对裂变产额和半衰期的燃耗计算灵敏度和不确定度分析方法

基于广义微扰理论推导了裂变产额和半衰期的燃耗灵敏度系数理论模型,该模型考虑了原子核密度和中子通量的相互影响,并开发了燃耗计算中有效增殖因数和原子核密度等响应参数对核数据的灵敏度和不确定度分析程序。基于评价核数据中裂变产物独立产额的标准差数据,产生了针对压缩燃耗数据库的裂变产额协方差矩阵,以提高不确定度的计算精度。基于ENDF/B-Ⅶ.1数据库量化了UAM基准题TMI-1栅元无限增殖因数及重要裂变产物和重核的原子核密度由裂变产额和半衰期引入的不确定度。数值结果表明,对于栅元无限增殖因数,裂变产额和半衰期引入的不确定度很小;对于部分裂变产物的原子核密度,裂变产额和半衰期会引入较大的不确定度。     

0.57 MeV、1.0 MeV和1.5 MeV单能中子诱发235U裂变的产物产额绝对测量

²³⁵U的裂变产物产额是核能应用和核物理研究中的重要基础数据。本工作应用高纯锗γ能谱法绝对测量了0.57、1.0 MeV和1.5 MeV中子诱发²³⁵U裂变的各能量点30个质量链的产额数据。样品的裂变率通过双裂变室监测,并利用蒙特卡罗（MCNP）模拟了辐照时样品的中子能谱,结果与国际上相应能量点数据在实验不确定度范围内吻合。本工作得到的产额数据澄清了原有数据最高16%的差异并将数据精度从国际上原有数据精度5%~7%提高到3%~5%。     

0.57、1.0和1.5MeV中子诱发235U裂变时95Zr、140Ba和147Nd产额的绝对测量

用HPGeγ能谱法绝对测量0.57、1.0和1.5 MeV中子诱发235U裂变的裂变产物95Zr、140Ba和147Nd的产额。P型同轴HPGe探测器的体积为110 cm3,对60Co 1 332.5 keVγ射线的分辨率为1.8 keV。使用双裂变电离室监测裂变率,应用SPAN程序解析γ谱。对影响产额测量的主要因素进行了分析,并用MCNPIVB程序模拟计算了非主中子的影响。实验测得0.57 MeV中子诱发时,95Zr、140Ba、147Nd的产额分别为(6.64±0.21)%、(6.37±0.22)%、(2.37±0.08)%;1.0 MeV中子诱发时,95Zr、140Ba、147Nd的产额分别为(6.49±0.19)%、(6.35±0.18)%、(2.25±0.07)%;1.5 MeV中子诱发时,95Zr、140Ba、147Nd的产额分别为(6.59±0.19)%、(6.25±0.18)%、(2.37±0.07)%。对95Zr、140Ba、147Nd的产额随入射中子能量的变化趋势作了简要分析与讨论。     

基于灵敏度/不确定度方法的快中子裂变的衰变热不确定度分析

针对传统轻水堆衰变热的计算标准不适用于快堆的问题,为此,本文采用灵敏度/不确定度（S/U）方法,在分析衰变热计算过程中由于核数据引入的不确定度的基础上,开展了快中子裂变的裂变产物衰变热不确定度计算方法研究,得到了1～10¹³ s时间范围内²³⁵U和²³⁹Pu的快中子裂变产物衰变热不确定度及其与半衰期、平均能量、裂变产额、分支比不确定度的关系。结果表明,在1～10～3 s以及10～8～10¹⁰ s时间范围内,²³⁵U和²³⁹Pu的快中子裂变产物衰变热不确定度为2%～10%;在10～3～10～8 s时间范围内,衰变热不确定度小于2%。本文建立的²³⁵U和²³⁹Pu的快中子裂变产物衰变热不确定度分析的方法流程以及不确定度标准数据,为后续钠冷快堆、铅冷快堆和气冷快堆衰变热的不确定度分析评价奠定了基础。     

基于抽样方法的燃耗计算核素积存量不确定度分析

基于抽样基本原理研究了应用于燃耗计算的不确定度分析方法,并开发了燃耗计算不确定度分析程序。基于评价核数据库ENDF/B-Ⅷ.0的裂变产额标准差和衰变常量标准差计算得到了衰变常量协方差矩阵和带相关性的裂变产额协方差矩阵,并结合SCALE6.2程序包的56群反应截面协方差数据库,对Takahama-3压水堆组件基准题中SF95-4样品进行不确定度分析。计算了反应截面、衰变常量和裂变产额不确定度引起的核素积存量的不确定度。计算结果表明,反应截面的不确定度是锕系核素积存量不确定度的主要来源,裂变产额和衰变常量的不确定度对部分裂变产物的积存量会引入较大的不确定度。但考虑裂变产额相关性后,裂变产额引起的不确定度显著降低。     

240Pu自发裂变气体产物产额的唯像模型研究

基于裂变多模式无规颈断裂物理思想,建立了中子诱发²³⁹Pu裂变、²⁴⁰Pu自发裂变系统裂变产额计算的唯像模型。以实验数据为基础,利用最小二乘法确定了唯像模型参数。基于唯像模型计算的产额,结合实验数据系统规律进行分析和再评价,给出²⁴⁰Pu自发裂变气体产物^87,88Kr和^133,135Xe的累积产额推荐值。     

235U裂变电离室法及金箔活化法测量热中子注量率的不确定度分析

文章简述²³⁵U裂变电离室法及金箔活化法测量热中子注量率的基本原理,并对测量过程中的各项不确定度因素进行了分析评定,包括中子衰减、裂变计数率、全谱平均反应截面、金箔活性等。计算出的两种注量率测量相对合成标准不确定度满足2%～5％的要求。对减小中子注量率测量不确定度的方法进行了讨论。     

0.57、1.0和1.5 MeV中子诱发235U裂变的99Mo产额绝对测量

用HPGe γ能谱法绝对测量了0.57、1.0和1.5 MeV中子诱发²³⁵U裂变产物⁹⁹Mo的产额,使用双裂变室测量了样品辐照过程中的裂变率,应用MCNP ⅣB模拟了铀样品中的中子能谱,并讨论了非主中子的各种来源对产额数据的影响。得到⁹⁹Mo在0.57、1.0和1.5 MeV的产额分别为6.61%、6.62%和6.28%。本工作与美国阿贡实验室的结果有15%以上的相对偏差,主要是由引用的衰变数据不同引起。对阿贡实验室数据进行校正后,本工作与阿贡实验室数据的相对偏差处于实验不确定度范围内。     

半导体夹心谱仪测量裂变中子能谱的不确定度

本文通过对中子能谱的不确定度的阐释,明确提出了中子能谱的不确定度应理解为能区份额或某一能量范围内中子注量(率)的不确定度。以6 Li夹心半导体中子谱仪测量CFBR-Ⅱ堆泄漏中子谱为例,对3个典型能区的中子注量率谱的不确定度进行了分析。当全谱中子注量率为3.00×107 cm-2·s-1时,0~20keV能区内的中子注量率为5.70+2.38-0.33×105 cm-2·s-1(不确定度中的包含因子k=1),0.59~0.61MeV能区内的中子注量率为(4.32±0.87)×105 cm-2·s-1(k=1),4.99~5.01MeV能区内的中子注量率为0.094+0.028-0.022×105 cm-2·s-1(k=1)。     

基于抽样方法的特征值不确定度分析

核数据是反应堆物理计算的基础数据,研究其不确定度对反应堆物理计算引入的不确定度,对提高反应堆的安全性和经济性具有重要意义。本文基于抽样理论研究了反应堆物理计算不确定度分析的方法,研发了不确定度分析程序UNICORN。基于ENDF/B-Ⅶ.1评价数据库,使用NJOY程序开发了多群协方差数据库。采用UNICORN程序和多群协方差数据库对三哩岛燃料棒和基准题RB31的k∞进行了不确定度分析,得到核数据库中各分反应道截面的不确定度对k∞造成的不确定度。结果表明:238 U(n,γ)截面对三哩岛燃料棒k∞造成的不确定度最大,相对不确定度达0.4%左右;协方差数据库的不同来源会对不确定度分析结果造成一定影响。     

用产额比测量~(235)U/~(238)U同位素丰度比

用裂变产额比法测量了样品中235 U/238 U同位素丰度比。样品受14.8MeV中子短时间辐照后,用HPGe谱仪系统跟踪测量其γ能谱,从各自的特征峰分析得到不同裂变产物的加权平均产额,得到了若干对产物核素的产额比与丰度比的相关曲线。     

固体径迹法测量D-D中子源水泥反射中子

叙述了水泥反射体中D-D中子源反射中子测量实验原理。测量了无反射体、有反射体、本底三种状态下中子引发235U(包镉)、238U产生的裂变率。并根据裂变率得到实验装置下水泥反射体对中子的反射系数。对反射系数随角度变化趋势进行了分析。     

二氧化铀芯块中铀含量及235U丰度的比对分析

在压水堆组件核材料二氧化铀芯块无损分析中,铀含量和²³⁵U丰度是两个重要的分析参数,它能够反映核材料的状态,而无损分析首先需要相应的标准物质,因此准确分析铀含量和²³⁵U丰度非常重要。为了准确测定二氧化铀芯块中铀含量和²³⁵U丰度,核工业北京地质研究院组织多家实验室采用电位滴定法测定铀含量,采用热电离质谱法（TIMS）或多接收电感耦合等离子体质谱法（MC-ICP-MS）测定²³⁵U丰度。将获得的数据采用正态检验方法进行评价,通过统计产品与服务解决方案软件（SPSS）在线计算,铀含量和²³⁵U丰度的小样本数据统计结果p＞0.05,没有呈现出显著性,说明该参数符合正态分布特征。评价了比对结果的不确定度,其中二氧化铀芯块中铀质量分数平均值为88.00%（n=6）,相对不确定度为0.057%,²³⁵U丰度平均值为3.2326%（n=6）,相对不确定度为0.062%。通过比对分析得到了由二氧化铀芯块制造的标准压水堆组件中的铀含量及²³⁵U丰度,为后续压水堆无损分析方法研究提供了基础数据。     

不同235U快裂变缓发中子群参数比较和验证

分析了ENDF/B7、JEFF3.1、JENDL3.3、CENDL2.2及Keepin数据中的²³⁵U快裂变缓发中子群参数的差异,通过CFBR-Ⅱ堆超瞬发临界实验检验了这几套缓发中子数据的准确性。检验结果表明,用于计算反应堆反应性,Keepin缓发中子群参数仍比数据库数据准确;数据库数据中,JEFF3.1的8群结构数据好于其他数据库6群结构数据。     

1.4MeV-5MeV中子诱发~(238)U裂变产额测量

~(238)U裂变产额测量工作在核数据测量中有着重要意义,本工作利用2.5MeV质子静电加速器产生的1.4MeV-5MeV单能中子诱发238U裂变,通过对裂变产物放射性的测量对裂变产物核素~(135)I、~(133)I、~(105)Ru和~(91)Sr的产额进行了测定。照射过程中中子通量用活化法确定。分析了影响实验测量的多个因素,包括用MCNPX程序对中子在靶头及样品中的多次散射和自屏蔽效应进行了修正,对γ射线在样品中的自吸收进行修正等。得到产额数据典型误差为3.5%,最后把测量结果与已有的裂变产额数据进行比对。     

235U快中子核反应截面协方差评价

本文基于最小二乘不确定度传递方法,建立²³⁵U中子裂变核反应截面模型依赖型与非模型依赖型协方差评价体系。通过针对实验测量较丰富的中子反应总截面、辐射俘获、(n,2n)等核反应实验数据不确定度源项分析,为协方差评价提供实验基础,并给出对应核反应截面的非模型依赖型协方差评价数据。通过开展快中子能区²³⁵U核反应理论模型参数灵敏度计算与分析,导出实验测量缺乏的核反应截面模型依赖型协方差评价数据。经上述系统评价,所得协方差数据与核反应截面中心值研究过程自洽、物理合理,并按国际标准ENDF-6格式输出,便于核工程用户使用。     

Simple Estimation of Fission Yields with Selective Channel Scission Model

The mass distributions of fission yields for neutron-induced fissions of ²³³U, ²³⁶U, ²³⁸U, ²³⁷Np, ²⁴⁰Pu, and ²⁴²Pu, spontaneous fissions of²⁴¹Am and ²⁴³Am, and fissions of ¹⁰⁶Pd and ¹⁹⁷Au were calculated by the selective channel scission (SCS) model with simple assumptions. The channel-dependent fission barriers were deduced by using shapes of fission fragments in the ground states. The present method makes it possible to estimate fission yields for a wide range of fissionable nuclei without adjustable parameters, although there exist discrepancies between the fission yields calculated by the SCS model and the data of JENDL-3.3 in the mass regions of A = 80–95 and A = 135–150.