【摘要】：加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)(ADS)具有固有安全性、強(qiáng)大的嬗變能力、好的中子經(jīng)濟(jì)性,在嬗變核廢料的同時(shí),還能夠輸出能量,提高核燃料有效利用率,是安全處置乏燃料的最佳技術(shù)途徑。中科院近代物理研究所新提出的基于顆粒流的ADS新型靶堆系統(tǒng),中子學(xué)研究具有重要意義。ADS新型靶堆系統(tǒng)的中子學(xué)設(shè)計(jì)要求精確、可靠的中子學(xué)參數(shù),目前這些中子學(xué)關(guān)鍵數(shù)據(jù)十分缺少,所以需要專門開展系統(tǒng)的中子學(xué)研究。本論文基于中國(guó)原子能科學(xué)研究院核數(shù)據(jù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中子積分實(shí)驗(yàn)平臺(tái),開展了 ADS靶堆耦合系統(tǒng)中碳化硅、石墨、鈾、聚乙烯等關(guān)鍵材料的中子學(xué)宏觀檢驗(yàn)基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。為了模擬中子與靶堆耦合系統(tǒng)內(nèi)多層材料之間的相互作用過程,實(shí)驗(yàn)還測(cè)量了“鎢-鈾-石墨-聚乙烯”和“鈾-石墨-聚乙烯”兩種集成組合系統(tǒng)的泄露中子能譜。利用蒙特卡羅方法粒子輸運(yùn)程序MCNP對(duì)積分實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了模擬,對(duì)國(guó)際上主要的中子評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)CENDL-3.1、ENDF/B-Ⅶ.1、JENDL-4.0、JEFF-3.2、FENDL-3.0 以及 TENDL-2015 等進(jìn)行了宏觀檢驗(yàn),首次對(duì)中國(guó)CENDL-3.1評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了宏觀檢驗(yàn)。論文工作首次利用飛行時(shí)間法分別測(cè)量了厚度為20cm的SiC樣品在60°和120°方向以及2cm的SiC樣品在60°方向的泄露中子能譜。對(duì)于20cm的SiC樣品在60°方向的泄露中子能譜,在8 MeV以上,CENDL-3.1、JENDL-4.0、FENDL-3.0以及TENDL-2015的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好,在8 MeV以下,JEFF-3.2的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。對(duì)于20cm的SiC樣品在120°方向的泄露中子能譜,FENDL-3.0的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果在整個(gè)1-15 MeV能量區(qū)間能夠很好地符合。對(duì)于2cm的SiC樣品,JENDL-4.0、CENDL-3.1以及FENDL-3.0的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果在整個(gè)1-16 MeV能量區(qū)間能夠很好地符合。石墨樣品的尺寸和測(cè)量角度與碳化硅樣品完全相同。對(duì)于石墨樣品,CENDL-3.1、JENDL-4.0、FENDL-3.0 以及 TENDL-2015 的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能在整個(gè)1-15 MeV能量區(qū)間很好地符合。但在5-7 MeV能量區(qū)間,2cm石墨樣品的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了較大地的偏差。FENDL-3.0數(shù)據(jù)庫(kù)和TENDL-2015數(shù)據(jù)庫(kù)中石墨的數(shù)據(jù)完全一樣。實(shí)驗(yàn)分別測(cè)量了厚度為2cm和5cm的鈾樣品在60°方向的泄露中子能譜,對(duì)于2cm的鈾樣品,在10 MeV以上,TENDL-2015的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好,在 1 MeV 以下,ENDF/B-Ⅶ.1、JENDL-4.0 以及 FENDL-3.0 的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。對(duì)于5cm的鈾樣品,JENDL-4.0的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能在1-16 MeV能量區(qū)間很好地符合。FENDL-3.0數(shù)據(jù)庫(kù)和ENDF/B-Ⅶ.1數(shù)據(jù)庫(kù)中鈾的數(shù)據(jù)完全相同。首次測(cè)量了集成組合系統(tǒng)多層樣品在60°方向的泄露中子能譜。對(duì)于集成組合系統(tǒng)“鎢-鈾-石墨-聚乙烯”和“鈾-石墨-聚乙烯”,多層樣品按照“鈾,鎢+鈾,鎢+鈾+石墨,鎢+鈾+石墨+聚乙烯”以及“鈾,鈾+石墨,鈾+石墨+聚乙烯”逐層疊加的方式建立集成組合系統(tǒng)。隨著測(cè)量樣品逐層疊加,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的偏差逐漸減小,比較“鎢+鈾+石墨”樣品與“鎢+鈾+石墨+聚乙烯”樣品的結(jié)果可知,在聚乙烯樣品加入后,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的比值(C/E)已經(jīng)接近于1。從中子能譜上還可以清楚地觀察到中子與多層樣品相互作用后次級(jí)中子被慢化和反射到低能區(qū)的過程。本論文完成了 ADS靶堆耦合系統(tǒng)關(guān)鍵材料的宏觀基準(zhǔn)檢驗(yàn),并給出了相應(yīng)的結(jié)論和數(shù)據(jù)庫(kù)選擇推薦,為靶堆耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的專用關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫(kù)提供了重要基礎(chǔ)核數(shù)據(jù)。
【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)】：TL50
【圖文】：

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邐０．０５逡逑Ｔｉｍｅ邋［ｓ］逡逑圖１．邋３堆芯Ａ－ｃｏｒｅ邋（圖Ｕ）中ＢａＦ３和３Ｈｅ測(cè)量得到的瞬發(fā)中子和緩發(fā)中子行為逡逑（２）白俄羅斯的ＹＡＬＩＮＡ逡逑５逡逑

ｎ邋＿逡逑ｕ＼ｕ逡逑圖１．邋５邋Ｇａｍｍａ－３裝置的正面和側(cè)面逡逑Ｑｕｉｎｔａ＾是一個(gè)５１２千克的天然鈾金屬靶裝置，如圖１．６所示。它由五部分逡逑組成，２－５部分是完全相同的六角鋁容器，每個(gè)容器里面放置著６１根由５毫米厚逡逑的鋁殼包裹住的圓柱形天然鈾棒，如圖１．７所示，其直徑為３６毫米，長(zhǎng)度為１０４逡逑毫米。而第一部分只有５４根鈾棒，去掉的七根鈾棒留出來一個(gè)直徑８０毫米的圓逡逑柱形孔道作為束流的入射窗，如圖１．邋７ａ所示。五個(gè)部分之間由５毫米厚的鋁板逡逑隔開，鋁板主要作為結(jié)構(gòu)支撐。除此之外，如圖１．６所示還安裝了六塊探測(cè)器平逡逑板，平板被固定在鋁板上，方便根據(jù)需要進(jìn)行準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)。全部的鈾靶層長(zhǎng)度達(dá)逡逑到６３８毫米，加上結(jié)構(gòu)材料整個(gè)裝置的重量為５３８千克。在這個(gè)裝置上，利用幾逡逑個(gè)ＧｅＶ的氘束與靶相互作用

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2799915