【摘要】：在聚變裝置中,對(duì)放射性核素活度、衰變熱、光子劑量率等活化問(wèn)題的分析是屏蔽設(shè)計(jì)中不可或缺的研究環(huán)節(jié)。目前,對(duì)于活化問(wèn)題的計(jì)算通常采用中子輸運(yùn)和輻照輸運(yùn)的三維耦合方法,技術(shù)路線比較成熟;但對(duì)裝置停堆后光子劑量率的計(jì)算,還需要作光子輸運(yùn),計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜�，F(xiàn)有的停堆劑量率計(jì)算主要有兩種接口程序,即嚴(yán)格兩步法(R2S)和直接一步法(D1S)。R2S計(jì)算準(zhǔn)確,但比較耗時(shí);而D1S計(jì)算快速,但結(jié)果誤差較大。因此,本文開(kāi)發(fā)了一種新型快速準(zhǔn)確的停堆劑量率程序。在新方法中,全面考慮聚變裝置復(fù)雜的運(yùn)行、停堆方案以及中子輻照背景,建立單能中子通量和活化問(wèn)題之間的近似線性關(guān)系;通過(guò)修改MCNP源程序,引入中子和衰變光子聯(lián)合輸運(yùn)計(jì)算的思想,開(kāi)發(fā)了全新的、快速精確的停堆劑量率計(jì)算程序NASCA。該程序通過(guò)歐洲聯(lián)合環(huán)(JET)基準(zhǔn)計(jì)算,與JET實(shí)驗(yàn)值以及R2S和D1S的計(jì)算結(jié)果做出對(duì)比,驗(yàn)證了其在聚變裝置停堆劑量率計(jì)算上的可行性、準(zhǔn)確性和高效性。同時(shí),新程序還被應(yīng)用于歐洲聚變驗(yàn)證堆(DEMO)氦冷球床包層(HCPB)的活化和劑量率計(jì)算。論文詳細(xì)闡述了 HCPB中結(jié)構(gòu)材料的雜質(zhì)核素對(duì)活化水平的影響以及幾何結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算精度的影響;分析了 HCPB包層放射性活度和衰變熱水平、中子倍增劑鈹中雜質(zhì)鈾由于中子輻照產(chǎn)生的钚的存量。利用NASCA程序?qū)EMO整體劑量率水平作出計(jì)算,并與R2S方法的計(jì)算作對(duì)比,再一次驗(yàn)證新程序計(jì)算停堆劑量率的準(zhǔn)確性和高效性。基于單能中子通量和活化之間的線性關(guān)系,本文對(duì)中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(CFETR)氦冷陶瓷包層(HECLIC)進(jìn)行活化分析。分析結(jié)果將為HECLIC包層廢物后處理方案的制定以及停堆后余熱排出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。最后,本文總結(jié)了新程序的開(kāi)發(fā)、在JET上的驗(yàn)證、以及在DEMO和CFETR堆上的應(yīng)用分析。新程序能夠?yàn)槲磥?lái)聚變堆的屏蔽設(shè)計(jì)提供可靠有效的計(jì)算工具。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL63

【參考文獻(xiàn)】

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1 鄭劍;李斌;鄒俊;楊琪;;基于網(wǎng)格計(jì)數(shù)的停機(jī)劑量率計(jì)算方法研究[J];核科學(xué)與工程;2016年06期

2 吳亮亮;應(yīng)棟川;邱岳峰;王國(guó)忠;張延云;宋婧;何桃;周少恒;熊健;李佳;;三維停堆劑量率計(jì)算程序研發(fā)及其在EAST上的應(yīng)用[J];核科學(xué)與工程;2011年01期

3 陳義學(xué),吳宜燦,Fischer U;核聚變裝置停機(jī)劑量率分析計(jì)算的嚴(yán)格兩步(R2S)法[J];核技術(shù);2003年10期

本文編號(hào)：2712978