ADS加速器失束次临界反应堆动态特性研究

加速器驱动系统(ADS)中次临界堆芯的功率水平依靠强流质子轰击散裂靶产生的中子源来维持.加速器较为频繁的失柬问题,必将对ADS次临界反应堆安全性产生影响.研究了ADS系统失束事故特性,设计开发出具有较强针对性的用于ADS失束事故分析软件,对加速器驱动快中子次临界反应堆的动态响应开展了初步研究.结论表明仅靠断束停堆,仍有可能危及次临界反应堆的安全性.建议增设辅助停堆保护系统以提高ADS安全性.     

加速器驱动洁净核能系统物理及技术基础研究 ADS启明星1号的“跑兔”系统的设计

在ADS（Accelerator Driven Sub．critical System，加速器驱动的次临界系统）中，次临界反应堆在加速器中子源的作用下维持链式裂变反应。次临界度监测是ADS研究中的一项重要内容，跳源法是测量次临界度的行之有效的方法之一，可以通过切断加速器束流测量次临界反应堆内中子通量的衰减得到。     

ADS次临界实验装置--启明星1#

文章介绍加速器驱动次临界系统（ADS）中次临界实验装置——启明星1#的设计目的、要求、结构和可开展的工作。启明星1#是由快中子能谱区和热中子能谱区耦合组成的堆芯和由高压倍加器氘-氚反应中子源来驱动的次临界系统。快中子能谱区处在堆芯内部，该区提供快中子谱，还可放大外中子源，以驱动热区；热中子能谱区处在堆芯外部，主要用来能量放大，以维持装置的链式裂变反应。     

外中子源增殖效应的数值模拟计算分析

用Monte—Carlo方法模拟了外中子源在次临界堆中的倍增过程。通过对多种外中子源输入的模拟计算,研究分析了ADS系统中次临界堆的物理特性。     

跳源法在ADS中子学研究中的应用

简要介绍了跳源法在ADS中子学研究中测量次临界度的原理、外源驱动的次临界中子学的实验装置、堆芯布置及中子源驱动系统。主要研究了^252Cf中子源在堆芯不同轴向位置、模拟质子束管和散裂中子靶件处不同缓冲区材料对Keff的影响。实验结果与其它实验方法的结果进行了比较，符合较好。     

MCFx程序开发及p＋206，207，208Pb的计算

核数据工作是科技部重点基础研究项目《嬗变核废料的加速器驱动次临界系统（ADS）关键技术研究》中的重要部分。ADS系统中加速器的能量达到GeV量级,因此,除中低能核反应数据外,对散裂靶用材料还需要GeV能区的高能核反应数据。     

ADS次临界堆堆芯功率控制策略硏究

ADS次临界堆的功率控制与临界堆有本质的不同,临界堆大多以控制棒为控制手段来调节功率,而ADS次临界堆以控制棒和外中子源作为控制手段来调节功率.因此ADS系统的控制更为复杂且具有特殊性,有必要确定ADS次临界堆的控制策略.将控制棒反应性和外中子源强度同时设为受控对象,针对不同的堆芯相对功率偏差下,选择不同的受控对象,实...     

ADS加速器束流瞬变分析程序开发

加速器驱动的反应堆系统(ADS)中次临界堆芯的功率水平依靠强流质子轰击散裂靶产生的中子源来维持,质子束流的不稳定性将对次临界堆的功率水平产生影响,进而对ADS的安全性产生影响.本文研究了ADS系统束流瞬变事故特性,建立了相应的物理数学模型,设计开发出具有较强针对性的用于ADS系统束流瞬变事故仿真软件--SIMULINK-ADS.并选取了典型的束流瞬变工况进行分析,通过与OECD/NEA和FZK Karlsruhe研究成果进行比较,验证了SIMULINK-ADS程序能够有效地计算和分析ADS束流瞬变次临界反应堆堆芯物理及热工响应.     

加速器束流瞬变ADS次临界反应堆动态特性分析方法研究

强流质子加速器(HPPA)的不稳定性产生的束流瞬变将导致加速器驱动次临界反应堆系统(ADS)的散裂中子源强度发生快速变化,进而对ADS次临界反应堆产生冲击。HPPA束流瞬变下的次临界反应堆动态响应特性是ADS研究的一个重要课题。本文在总结目前ADS束流瞬变问题研究工作的基础上,对已建成的ADS次临界实验装置"启明星1#"开展了初步的与束流瞬变相关的计算分析,提出了在束流瞬变分析中针对有/无外源情况采用多模式堆芯群常数和中子动力学参数实时调用的建议。     

国产改进型不锈钢的辐照损伤随辐照温度变化研究

不锈钢常用作散裂中子源的靶结构材料。散裂中子源系统是ADS系统中的重要组成部分之一，为驱动次临界装置提供源中子。在ADS散裂中子源系统中，不锈钢(S．S．)用于束窗及靶材料，材料将受到高能、高强度的质子或／与中子辐照，年积累位移损伤剂量可达几百dpa。不锈钢的辐照损伤与辐照温度及剂量有关。     

加速器驱动次临界系统高能核数据库的制作及应用

加速器驱动次临界系统(ADS)是带高能外源驱动的系统,其质子能量高达GeV,同时散裂反应产生的散裂中子能量分布跨度大。由于目前高能核数据库的缺乏,在ADS核设计方面堆芯部分是基于20 MeV以下中子核数据库进行分析研究的。本文主要基于日本的JENDL-HE-2007高能中子评价数据库,使用NJOY程序加工部分关键核素的ACE格式数据库NECL-HE/MC,并使用MCNPX程序在数据库方面采用的高能散裂物理模型和NECL-HE/MC核数据库进行计算验证。验证结果表明,本文制作的NECL-HE/MC核数据库在ADS核设计中基本可靠。另一方面,应用NECL-HE/MC分析研究了不同能量段的散裂中子源对ADS的外中子源效率的影响,数值结果显示2.5%的高于20 MeV的散裂中子源对ADS的总外中子源效率的贡献接近20%。     

基于外中子源强度的ADS次临界堆堆芯功率控制

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven subcritical System,ADS)可用于发电、增殖和嬗变等多种用途。在瞬态变工况时,需要实现功率的准确调节,以保证反应堆瞬态的安全性。我国自主设计的加速器驱动嬗变研究装置CIADS(China Initiative Accelerator Driven System)次临界反应堆仅依靠加速器外中子源强度实现对堆芯功率调节。为研究基于外中子源强度的CIADS堆芯控制响应特性,采用集总参数法建立堆芯非线性模型,利用微小扰动线性化方法对堆芯非线性模型进行线性化处理,建立双输入双输出的堆芯状态空间模型。基于该模型设计堆芯功率模糊PID(Proportional Integral Derivative)控制器,开展扰动控制仿真。研究表明:在不同外中子源相对强度扰动或堆芯进口温度扰动下,采用模糊PID控制器可实现对堆芯相对功率的良好控制。     

启明星1#中子通量密度分布和反应率研究

加速器驱动次临界系统（ADS）“次临界中子学研究”是国家重点基础研究“973”项目“嬗变核废料的加速器驱动次I临界系统关键技术研究’’项目的第2子课题,“次临界中子学研究”将在启明星．1#实验装置上进行实验研究。     

7 W辐照效应随剂量变化研究

加速器驱动洁净能源系统（ADS）是核能可持续发展的一种创新的技术路线。散裂中子源是ADS的三个主要组成部分之一，产生强度约为10^18s^-1的中子，驱动临界堆。作为ADS系统的窗和靶材料，受高剂量的质子和中子辐照，其累积剂量率每年可以达到约200dpa。如此高的剂量，会产生严重的辐照损伤，导致ADS系统的故障或造成不堪设想的事故。钨用作ADS系统散裂中子源的窗和靶材料，需要对辐照损伤效应进行研究。本工作研究钨辐照损伤随辐照剂量的变化。现有中子和质子源强度低，不能直接用于ADS所遇到的高剂量的辐照效应研究，采用重离子辐照模拟方法研究高剂量中子或质子辐照在钨中产生的辐照损伤。     

基于逆动态法的ADS次临界度在线监测方法数值验证

加速器驱动次临界系统(ADS)的次临界度在线监测是ADS运行和安全的核心问题,目前次临界度的测量方法主要有:外推-周期法,跳源法,脉冲中子源法等。本文研究了基于逆动态法的ADS次临界度在线测量方法,并对该法进行初步数值模拟验证。基于临界堆反应性逆动态测量方法,增加外源项的特殊考虑:采用次临界稳态中子通量密度(或功率)及初始次临界度以确定外源,实现适用于次临界堆反应性计算的逆动态求解算法。本文使用欧洲小型加速器驱动的次临界系统PDS-XADS进行数值验证,与动力学程序NTC-2D的计算结果进行对比。结果表明:该方法可有效实现次临界堆的次临界度在线监测。     

4 启明星1#次临界装置上第2阶段实验研究

启明星1#次临界装置建成后，在第1阶段的实验研究即用Am-Be稳态外中子源驱动启明星1#次临界装置，Am-Be稳态外中子源的平均中子能谱约4MV，初步测量了其中子学特性后，又于2005年10月到11月进行了第2阶段的实验，即用高压倍加器产生的脉冲外中子源驱动启明星1#次临界装置。     

跳源法测量ADS启明星Ⅱ号的次临界度及动态特性

本文主要利用²⁵²Cf外中子源驱动的ADS启明星Ⅱ号次临界装置来验证理论计算的次临界度及不同次临界度下的断束动态特性。简要介绍了利用跳源法在ADS启明星Ⅱ号上测量次临界度的原理、实验装置、测量系统、堆芯布置及实验结果等。实验通过变化堆芯燃料棒的装载来模拟3个次临界状态,即k_eff分别为0.99、0.98和0.97。实验结果与理论计算结果符合较好,验证了理论计算的正确性。经过实验验证的理论计算程序和核数据,为将来的中国科学院战略性先导科技专项--未来先进核裂变能ADS嬗变系统的次临界反应堆设计提供参考价值。     

4 ADS次临界实验装置——启明星1#

加速器驱动的次临界系统（ADS）是嬗变放射性核废物、有效利用核资源及产生核能的装置。该系统包括中能强流质子加速器、外源中子产生器和次临界反应堆。当加速器加速的高能质子轰击重金属靶（如铅）时，与重金属靶核发生散裂反应，一个质子引起的散裂反应可产生几十个中子，用散裂产生的中子作为中子源作用于次临界反应堆上，次临界反应堆发生并维持链式反应，在一定功率下运行。因此，ADS概念一经提出就受到极大关注，被世界核能界公认为是目前解决大量放射性废物，降低深埋储藏风险的最具潜力的工具。     

启明星1#次临界实验装置上的外推实验

启明星1#次临界实验装置是“973”项目——加速器驱动洁净核能系统(ADS),02课题为研究次临界反应堆中子学,进行次临界反应堆中子学实验,校核理论计算程序,检验核数据而设计建造的实验平台。2005年,在启明星1#上进行了一系列工作:上半年,进行了启明星1#实验装置的安装调试和实验仪器的准备;7月18日举行了首次装料仪式;之后,用Am-Be中子源驱动次临界装置,测量启明星1#的中子学特性;于10～11月,实现了高压倍加器与次临界反应堆的对接。外推实验是已进行的一系列实验中的一项。先后用Am-Be源、D-T源、D-D源做外推实验,以得到在不同能谱的外…     

改进的源倍增方法测量控制棒价值

该文给出了改进的源倍增方法测量控制棒价值的原理,在高富集度235 U燃料元件转换为低富集度235 U的微型中子源零功率反应堆上进行研究,实验测量微型中子源零功率反应堆中心控制棒的价值,与周期方法相比在2%内符合,但减少了测量时间。该方法为今后加速器驱动次临界系统ADS的次临界在线监督提供一种可能的方法。