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。     

启明星1#次临界装置的裂变率分布

启明星1#次临界装置是我国为开展加速器驱动的次临界系统(ADS)研究而建立的国际上第1个具有快-热耦合结构的次临界反应堆实验装置。启明星1#次临界装置在确定的装载下、由不同能量的外中子源作用时,利用MCNP程序分别对装置快中子能谱区、热中子能谱区燃料元件的径向及轴向裂变率分布进行模拟计算,所使用外中子源的中子能量分别为2.5、5、14MeV。计算结果表明:在外中子源源强相同的情况下,源中子能量越高,裂变率越大;在源中子能量相同的情况下,次临界反应堆的轴向裂变率分布为中间高、两端低,径向裂变率分布在快中子能谱区先减小后增大,而热中子能谱区则是先增大后减小,然后,随着接近反射层又逐渐增大。该裂变率分布计算结果为后续实验测量和探测器布置提供了参考。     

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。     

ADS启明星1号次临界度测量研究

次临界反应堆的反应性测量问题,一直是实验反应堆物理中的一个难题,且近年来越来越迫切。文章针对ADS次临界系统的特征,提出了用脉冲源法结合源倍增法测量系统次临界度的新思路,并在ADS启明星1号次临界实验装置上进行了测量实验。根据几组不同次临界度的测量结果来看,与理论计算结果偏差一般在600 pcm左右,确认了该方法的有效性。     

启明星1#次临界装置热中子能谱区裂变率分布测量

启明星1#是我国专门为开展加速器驱动次临界系统研究而建立的国际上第1个具有快-热耦合结构的次临界反应堆实验装置。采用MCNP程序对堆芯裂变率分布进行指导性计算,并参考计算结果布置探测片,用固体核径迹探测器测量了堆芯热区裂变率分布。测量结果显示:堆芯有反射层一端的裂变率比无反射层一端的高;轴向加装反射层末端的裂变率明显增大。测量结果对确定热区的裂变功率提供了数据。     

跳源法在启明星1#次临界装置中的应用

简要介绍了跳源法在启明星1#次临界装置上测量次临界度的原理、外源驱动的次临界中子学实验装置、堆芯布置及中子源驱动系统。主要研究了中子源在堆芯轴向中心位置、不同装载情况下的反应性变化,并给出不同的有效倍增系数keff。实验测量结果与理论计算结果进行了比较,结果符合较好。     

启明星1#次临界装置内不同位置探测器的中子计数率变化

在启明星1#次临界装置上进行了次临界外推实验,外中子源分别采用Am-Be中子源和252Cf中子源,放置在启明星1#次临界装置中心,中子探测器放置在次临界装置内不同位置,研究相对中子计数率的变化。实验测量结果表明:在启明星1#次临界装置不同位置的探测器测量得到的中子计数率变化不同,但对外推结果影响不大。     

7 启明星1#次临界中子学动态实验研究进展

在次临界实验平台启明星1#上开展中子学动态实验研究有助于深入了解和认识ADS系统的中子学时空特性，对今后合理设计、安全运行ADS次临界系统具有重要意义。ADS次临界中子学动态实验研究已经取得很大进展。     

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。     

启明星Ⅱ号双堆芯零功率装置

启明星Ⅱ号是针对我国新型先进核能系统基础性研发及工程化设计验证而研制的双堆芯零功率装置。启明星Ⅱ号拥有两个堆芯,水堆堆芯侧重于开展热中子能谱环境下的原理性验证实验研究,铅堆堆芯侧重于重金属冷却的快中子反应堆及加速器驱动的次临界系统（ADS）等先进核能系统的中子物理特性实验研究。启明星Ⅱ号通过一套仪控系统实现了两个堆芯的集成化控制和测量数据采集,每个堆芯均配备了多套非能动安全停堆系统,固有安全性强。在启明星Ⅱ号上获取了多种堆芯的基准性临界实验数据,可为我国轻水堆的技术创新、重金属冷却反应堆工程化设计及新型核能系统的集成研发提供支持。     

5 启明星1#中子通量密度测量实验

启明星1#是由1个快中子能谱区／热中子能谱区耦合组成的堆芯和由外中子源来驱动的次临界系统。快中子能谱区在堆芯内部，热中子能谱区在堆芯外部，快区不仅能够提供快中子能谱，还可放大外中子源用于驱动热区，热中子能谱区主要用来能量放大以维持装置的链式裂变反应。在此装置上开展通量测量实验是为了了解这种新型快热耦合装置跟其它装置相比有何异同，分别用高压倍加器驱动产生的氘氚反应和镅铍外中子源研究整个堆的通量分布，以便于开展核嬗变研究工作。     

基于噪声分析方法的微电流快响应放大器

介绍了基于噪声分析方法，测量ADS次临界反应堆动态参数的微电流快响应放大器设计原理、线路及测试结果。     

2 ADS次临界中子学研究进展

ADS系统反应堆物理基础研究为中国科技部973项目“加速器驱动核能系统的物理及技术基础研究”的第2课题。五年来，已经完成了计划任务书中规定的所有的项目，包括第1阶段的稳态外源（^252Cf）驱动水堆零功率次临界（东风3号）实验及分析和第2阶段的建立“启明星”实验装置并开展初步实验研究。     

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。     

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。     

ADS启明星1#次临界反应堆缓发中子有效份额的测量

本文提出了利用改进的源倍增法测量次临界系统的绝对反应性与跳源法测量的相对反应性相比获得缓发中子有效份额β_eff的方法。用改进的源倍增法测量了ADS启明星1#次临界反应堆某次临界状态下的绝对反应性为-2.235×10^-3。在相同的次临界状态下,用跳源法测量了以β_eff为单位的反应性ρ/β_eff为-0.291 5 $,二者相比得到ADS启明星1#次临界反应堆的缓发中子有效份额为0.007667。利用MCNP建模计算的结果为0.007 783,两者在2%内符合。     

ADS原理验证装置燃料布置方案

"启明星"的次临界驱动堆是加速器驱动洁净核能系统(Accelerator Driven System,ADS)的原理验证装置,采用快-热耦合的堆芯组成方式,由天然金属铀组成快中子能谱区,低浓铀元件组成热中子能谱区.使用MCNP程序的U卡和Fill卡对次临界实验装置进行设计计算,根据keff在0.90～1.00之间的设计要求,确定了热区的燃料栅格.     

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。     

用于ADS启明星1#中子涨落特性测量的微电流放大器研制

通过对次临界反应堆中子噪声特性的分析,设计了一种能反映ADS系统启明星1#实验装置中子涨落特性的微电流放大器。通过设计和调试,该放大器能够实现10^-9－10^-11A的电流－电压通频带转换放大,达到了设计的要求。     

由中子注量率空间分布形状测量确定反应堆次临界度的方法研究

从堆物理的基础理论出发,提出了通过堆内中子注量空间分布的测量来确定反应堆次临界度的一种新方法,并通过对我国启明星1 号次临界实验装置的数值模拟,初步说明了该方法的可行性.