ADS启明星Ⅱ号散裂靶样品反应性价值测量实验

正工程化ADS反应堆堆芯由散裂靶和金属冷却反应堆堆芯耦合构成,在强外源作用下,存在着强烈的散裂靶与反应堆的耦合效应。根据ADS堆靶耦合的发展需求,在启明星Ⅱ号上设计了不同材料的圆柱型靶材,并开展了散裂靶反应性影响验证实验。靶样品的外包壳为不锈钢,内部可以装入不同的靶材料制成散裂靶,如钨铁镍合金颗粒靶、纯钨靶、纯铅靶等。通过周期法分别给出了不同靶样品的反应性实验测量结果,利用蒙特卡罗程序MONK配合点截面数据库CENDL-3.1给出了不     

启明星Ⅱ号中子吸收体反应性价值测量

为验证加速器驱动的次临界系统（ADS）次临界反应堆设计时理论计算所使用的计算程序和核数据,在ADS启明星Ⅱ号零功率装置的铅冷堆芯中采用不锈钢元件作为中子吸收体,利用周期法对不锈钢中子吸收体的反应性价值进行实验研究。实验结果表明：吸收体的反应性价值随元件与中心径间距离的增加而降低,实验测量与理论计算的反应性价值接近,变化趋势相互吻合。经实验验证的理论计算程序和核数据可用于ADS次临界反应堆的设计。     

启明星Ⅱ号中子吸收体反应性价值测量

为验证加速器驱动的次临界系统(ADS)次临界反应堆设计时理论计算所使用的计算程序和核数据,在ADS启明星Ⅱ号零功率装置的铅冷堆芯中采用不锈钢元件作为中子吸收体,利用周期法对不锈钢中子吸收体的反应性价值进行实验研究。实验结果表明:吸收体的反应性价值随元件与中心径间距离的增加而降低,实验测量与理论计算的反应性价值接近,变化趋势相互吻合。经实验验证的理论计算程序和核数据可用于ADS次临界反应堆的设计。     

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。     

ADS启明星Ⅱ号临界外推实验

正启明星Ⅱ号ADS零功率实验装置,是以原重水零功率堆为基础建造的具备水堆和铅堆双堆芯的临界实验装置,于2016年12月底完成调试。随后在启明星Ⅱ号水堆和铅堆上分别实现了首次临界,并开展了一系列反应堆中子物理学参数测量实验,如控制棒价值、燃料元件价值、散裂靶价值、中子通量密度分布等,以及一系列次临界反应性监督实验。首先根据二分之一装料原则向堆芯装料,通过布置在石墨反射层内的启动监测装置记录每次     

基于启明星Ⅱ号零功率装置的散裂靶反应性价值测量实验

<正>在原重水零功率装置的基础上改造建成了启明星Ⅱ号双堆芯零功率装置,并开展了次临界与临界实验研究。在热中子能谱环境的水堆和快中子能谱环境下的铅堆中,对不锈钢圆柱、铅圆柱、铅铋合金圆柱、钨合金颗粒、金属钨圆柱等ADS散裂靶样品的反应性进行了测量,并与计算结果进行了比较与讨论(表1、图1)。     

启明星Ⅱ快中子能谱区裂变率分布研究

使用MCNP程序对启明星Ⅱ进行了裂变率分布的详细计算分析。根据理论计算的分布规律,优化了实验测量裂变率分布方案,合理布局了探测器位置。用固体核径迹探测器开展了启明星Ⅱ快中子能谱区裂变率分布的实验测量研究,确定了快中子能谱区的裂变率分布。测量结果显示：快中子能谱区裂变率分布与理论计算结果基本符合。测量结果对ADS次临界反应堆确定堆芯裂变功率提供了数据参考。     

启明星Ⅱ号安全控制部件的实验验证

启明星Ⅱ号零功率装置（启明星Ⅱ号）所设计的安全控制部件有安全棒和调节棒,这些控制部件是反应堆安全运行的关键。本文采用逆动态反应性计测量的方法对所选定的控制部件的反应性价值进行了实验测量,并与理论计算结果进行了比较。结果表明,安全控制部件的反应性价值的实验测量结果与理论计算结果的相对偏差为4.46%,二者吻合较好。安全棒系统经力学分析评定,结果表明不会出现卡棒现象,能实现快速停闭反应堆的目的。安全棒系统、调节棒系统的机械性能经堆上反复实验验证,各系统性能稳定可靠,重复性好。     

加速器驱动的次临界系统散裂靶热工水力研究

散裂靶位于加速器驱动的次临界系统（ADS）的中心,为核嬗变提供所需的中子源。通过分析散裂靶的热工要求,选取铅铋合金（LBE）作为ADS的靶材料和冷却剂。使用MCNP程序计算质子束轰击靶区产生的能量沉积,并使用CFD程序FLUENT计算靶区热工特性。分析了不同设计参数及不同靶窗形状对ADS靶区温度分布和速度分布的影响,得到满足热工要求的可选方案。     

铅散裂中子靶物理特性研究

利用蒙卡程序DCM/CEM对ADS标准散裂中子靶进行了计算。计算了长0.6 m,直径0.2 m的圆柱形208Pb靶,在0.1～1.6 GeV的质子轰击下,Pb靶发生散裂反应产生的中子产额及表面的中子注量、能谱分布以及靶内能量沉积分布,解释了以前的实验结果。计算结果与文献数据、实验数据进行了比较,符合良好,对进一步进行ADS堆芯设计具有较好的理论指导意义。     

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。     

基于水工质的有窗散裂靶流场分析及实验测量

散裂靶是加速器驱动的次临界系统(ADS)的重要组成部分,有窗散裂靶是唯一经实验验证、测量的液态金属高功率散裂靶,研究有窗靶内工质的流动对散裂靶的设计优化有重要意义。本文以水为工质对有窗靶件进行了可视化实验及数值模拟研究,实验采用粒子图像测速法对靶件可视化部分进行速度场测量,同时利用计算流体力学软件FLUENT对靶件流场进行数值模拟。通过5种湍流模型（标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realk-ε模型、SST k-ω模型、RSM模型）在不同流速下的模拟结果与实验结果的对比分析,表明采用RNG k-ε模型并结合相应的壁面函数能较准确模拟有窗靶内的流动。     

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%。     

ADS铅冷却剂临界装置堆芯物理设计

为研究加速器驱动次临界反应堆系统(ADS)次临界堆芯与靶的耦合特性,以验证设计方法和计算程序,本文构建了ADS特有的快中子谱、较高能量放大系数及负温度系数的铅冷却剂临界装置堆芯,以用于开展不同富集度燃料特性、不同外源能谱与强度条件、不同实验样品的反应性影响、中子源与堆芯耦合特性等实验研究。确定了燃料元件构造、靶区结构、堆芯布置、反射层结构与价值、安全控制及反应性价值等物理参数,为下一步ADS铅冷却剂临界装置研制及实验研究提供了工程实施依据。     

基于启明星Ⅱ号的铅基堆核数据宏观检验

为提高铅基堆中子学模拟的可靠性,基于启明星Ⅱ号铅基零功率反应堆,开展铅基堆相关核数据的入堆宏观基准检验研究。采用周期法测量堆芯反应性,进而获得有效增殖因数keff为1001 14±0000 07。采用MCNP程序对铅基堆进行精细化建模,结合不同数据库内的中子评价核数据,计算实验燃料棒装载下的铅基堆芯的keff。比较结果可知,4种截面库计算的铅基堆keff模拟结果与实验结果吻合较好,最大相对偏差小于1%,其中,ENDF/B Ⅶ.1库的模拟结果与实验结果吻合最好,相对偏差和绝对偏差分别为025%和251 pcm。通过计算关键材料元素核数据引起keff的变化量,可知铅元素核数据引起的堆芯keff结果的波动量最大,在CENDL 31和JENDL 40中的铅元素引起keff的波动值分别为219 pcm和166 pcm。     

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。     

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。     

用不同程序模拟计算ADS散裂靶结果的比对(英文)

利用不同的程序对ADS散裂靶进行了模拟计算。用SNSP,SHIELD,DCM\CEM(Dubna Cascade Model\Cascade EvaporationMode)和LAHET等程序计算了长60 cm,直径20 cm的圆柱形铅靶,分别在800,1000,1500 and 2000 MeV的质子轰击下所产生的泄漏中子产额和能谱分布。模拟结果与实验数据进行了比较,对泄漏中子产额而言,SNSP模拟的结果与实验符合较好,SHIELD,DCM\CEM和LAHET计算的泄漏中子能谱分布比较一致。     

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。     

加速器驱动的次临界系统散裂靶泄漏中子谱研究

为研究加速器驱动的次临界系统（ADS）散裂靶的散裂中子学特性,采用Geant4计算不同能量质子轰击铅铋靶产生的泄漏中子产额、能谱、轴向积分分布。模拟得到1 GeV质子对应的靶的优化尺寸及优化后泄漏中子谱,计算结果可为ADS散裂靶件和堆芯设计提供参考。