中子引發(fā)持續(xù)裂變鏈的概率(簡(jiǎn)稱中子引發(fā)概率)是研究超瞬發(fā)臨界時(shí)中子裂變鏈隨機(jī)漲落特性的一個(gè)重要特征參數(shù),在脈沖堆的運(yùn)行安全和事故預(yù)測(cè)、工程應(yīng)用等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值;脈沖堆引發(fā)概率實(shí)驗(yàn)可以直接檢驗(yàn)中子引發(fā)理論及淺超臨界下的中子引發(fā)概率值,也可為驗(yàn)證隨機(jī)模擬計(jì)算程序的算法及參數(shù)提供檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)中子引發(fā)概率輸運(yùn)主方程得到了定態(tài)、淺超瞬發(fā)臨界時(shí)中子引發(fā)概率的函數(shù)表達(dá)式,建立了脈沖源引發(fā)概率的理論計(jì)算表達(dá)式;根據(jù)中子隨機(jī)漲落平衡主方程得到了點(diǎn)模型中子引發(fā)概率方程,分析了引發(fā)概率與中子數(shù)漲落的內(nèi)在關(guān)系;闡述了脈沖堆在弱源條件下脈沖引發(fā)時(shí)間隨機(jī)漲落的理論基礎(chǔ)、以及引發(fā)時(shí)間分布的方程表達(dá)式;對(duì)二階近似的影響和點(diǎn)模型的適用性進(jìn)行了分析討論。這些理論研究結(jié)論為后續(xù)實(shí)驗(yàn)和點(diǎn)模型模擬奠定了理論和方法基礎(chǔ)。獲得了 CFBR-Ⅱ堆的中子動(dòng)力學(xué)參數(shù)、緩發(fā)中子參數(shù)、脈沖棒效率曲線、自發(fā)裂變?cè)椿５刃?qiáng)度(454s-1)、以及脈沖實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)定向差和反應(yīng)性不重復(fù)性等數(shù)據(jù);闡述了實(shí)驗(yàn)相關(guān)測(cè)試技術(shù)及測(cè)量原理,給出了測(cè)量的不確定度、方差、時(shí)間延遲等數(shù)據(jù)。介紹了點(diǎn)模型的隨機(jī)模擬算法、物理模型和程序流程,并用文獻(xiàn)發(fā)表的球形高濃鈾數(shù)據(jù)、Godiva-Ⅱ和Caliban堆的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)模擬結(jié)果對(duì)模擬程序和參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。利用該模擬程序和Godiva-Ⅱ和Caliban堆各自的基模源強(qiáng)度計(jì)算分析表明:Godiva-Ⅱ堆的模擬計(jì)算引發(fā)時(shí)間均值相比實(shí)驗(yàn)結(jié)果略偏大30%,引發(fā)時(shí)間分布基本符合,但Caliban堆的模擬計(jì)算引發(fā)時(shí)間均值相比實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大近1倍;脈沖引發(fā)前緩發(fā)中子強(qiáng)度會(huì)急劇增大,包含內(nèi)源和緩發(fā)中子源得到的平均中子引發(fā)概率與理論結(jié)果是符合的。建立了 CFBR-Ⅱ堆內(nèi)源引發(fā)脈沖實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件,獲得了反應(yīng)性及引發(fā)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果;模擬計(jì)算進(jìn)一步分析表明:反應(yīng)性斜增近似、反應(yīng)性加入時(shí)間的漲落對(duì)引發(fā)時(shí)間的影響基本可忽略;模擬的引發(fā)時(shí)間分布和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,模擬得到的引發(fā)概率均值(2.81 E-4)與理論結(jié)果(2.85E-4)是符合的;根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)源強(qiáng)度變化曲線得到了引發(fā)時(shí)間分布表達(dá)式,該時(shí)間分布與模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果是符合的。建立了外脈沖源注入CFBR-Ⅱ堆實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中子引發(fā)概率的基本原理及驗(yàn)證方法,建立實(shí)驗(yàn)布局條件,固化了對(duì)應(yīng)參數(shù)狀態(tài),完成了預(yù)備實(shí)驗(yàn)、首次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和再驗(yàn)證實(shí)驗(yàn);分析得到環(huán)境散反射對(duì)等效注入源強(qiáng)的貢獻(xiàn)為24.6%,完成了實(shí)驗(yàn)不確定分析;首次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和再驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的引發(fā)概率分別為0.344(1±27.6%)和0.766(1±14.7%),與考慮散反射貢獻(xiàn)后理論結(jié)果(0.334和0.765,不確定度均為16.2%)符合;隨機(jī)模擬結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是符合的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接驗(yàn)證了 CFBR-Ⅱ堆對(duì)應(yīng)狀態(tài)下的中子引發(fā)概率。提出了次臨界外源注入的引發(fā)概率實(shí)驗(yàn)方法、建立了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)布局和測(cè)試技術(shù)條件、確定了正式實(shí)驗(yàn)的參數(shù)狀態(tài)。完成了 134發(fā)脈沖實(shí)驗(yàn),獲得了實(shí)驗(yàn)輸入輸出目標(biāo)量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),脈沖在反應(yīng)性完全加入前的引發(fā)概率為0.804,測(cè)量的階躍功率數(shù)據(jù)表明環(huán)境散反射貢獻(xiàn)使實(shí)際注入堆芯的等效中子強(qiáng)度增大23%。模擬計(jì)算表明:零時(shí)刻反應(yīng)性和反應(yīng)性加入時(shí)間的漲落對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響均小于5%;考慮散反射貢獻(xiàn)后的模擬結(jié)果(0.739)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果(0.804)符合較好;結(jié)合模擬得到的緩發(fā)中子強(qiáng)度曲線得到的引發(fā)時(shí)間分布曲線和實(shí)驗(yàn)結(jié)果、隨機(jī)模擬結(jié)果基本符合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了隨機(jī)模擬程序的核心算法和變反應(yīng)性過(guò)程的計(jì)算可靠性。
【學(xué)位單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：O571.5
【部分圖文】：

并用標(biāo)準(zhǔn)高濃鈾球模型、設(shè)定的時(shí)間間隔參數(shù)和終態(tài)邊界條件計(jì)算比較了動(dòng)態(tài)和??靜態(tài)計(jì)算中子引發(fā)概率的差異（圖１），以及一個(gè)假想的動(dòng)態(tài)瞬發(fā)臨界事故場(chǎng)景下（隨時(shí)??間改變高濃鈾的同位素豐度）中子存活概率在定態(tài)與動(dòng)態(tài)計(jì)算條件下的差異（圖２）［２５］。??此方法己加入ＰＡＲＴＩＳＮ程序中進(jìn)行了初步測(cè)試。??１?＃－??—■?ｉｒ＊？ｉ?６６０＾１???ｉｒ〇ｉ．ｉＲ＞９〇ｎｖ〇？ｖｒ??ＯＪＳ?￣?ｉｒｏ＜＞＇Ｓｂ〇Ｋ＾Ｊ?？ｎ？??

在２００９年１０月，美國(guó)輻射安全信息中心主任Ｋｉｒｋ女士在一次國(guó)際會(huì)議上做了關(guān)??于中子輸運(yùn)程序研宂進(jìn)展的報(bào)告，其中指出ＭＣＮＰ程序未來(lái)將在五個(gè)重要方面開(kāi)展工??作，其中包括中子引發(fā)概率計(jì)算（圖５）。??Ｃｒｉｔｉｃａｌｉｔｙ?Ｅｆｆｏｒｔｓ?：續(xù)Ｒ＆Ｄ?Ｔｏｐｉｃ??＇Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ＂?ｔｏｒ?ＨＴＧＲ？?Ｆｕｅｌ??ｋ？ｒｎ？＜?（ｈ？ｐ＜？ｃ＊ｄ?ｒａｎｄｏｍｌｙ?ｌａｔｌｉｃ＊??ｅｌｅｍｅｎｔ?ｅ？ｃｈ?ｌｉｍ？?ｔｈａｔ?ｎｅｕｔｒｏｎ?ｅｎｔｅｒｓ??？?Ｒｅｌａｔｉｖｅ?Ｅｎｔｒｏｐｙ?Ｏｆ?Ｆｉｓｓｉｏｎ??Ｓｏｕｒｃｅ?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??？?Ｄｏｍｉｎａｎｃｅ?Ｒａｔｉｏ?〇ｕＴ????？?Ｇｏｄｉｖａ?ｃｅｎｔｒａｌ?ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ??？?Ｂｅｔａ－Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ?〇ｕ?，￣＾?２７４１ｅｎｉ??？?Ｓｏｕｒｃｅ?Ｓｈａｐｅ?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｎ?廣，￣??Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓ?—…?Ｘ?〔?＾‘辦御廣伽。??？?Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ?ｏｆ?Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ?ｔ?１?＇２?ｌ?＼?Ｐｅｒｔｉｂ＾ｉ?ｙｊｃ?ｊ?＞？？ｎｐ—＊＊?．??Ｉ６，＃??ｓ?〇〇＊??０Ｍ?ｙ?＾?ｍｊ？ｎｐ??Ｚｚ＂＂?＞?ｄＡｄ．〇Ｎｔｅ＞＃＊ｄＭｆｂａ?ｉｏｎ??〇Ｍ??？?Ｍ?＊．１０?０Ｍ?０Ｊ０?￥?４９?０＊０??Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ?ｄｔｎ？Ｎｙ?ｃｈａｎｇｅ??圖５?ＭＣＮＰ計(jì)算功能的擴(kuò)充??在２０１０美國(guó)核學(xué)會(huì)年會(huì)上Ｒｉｓｍｇ介紹了?ＭＣＮＰ計(jì)算引發(fā)概率的方法和進(jìn)展

算思路與Ｍｅｒｃｕｒｙ計(jì)算思路是一致的，即中子輸運(yùn)過(guò)程的真實(shí)隨機(jī)模擬加上代中子數(shù)閾??值截?cái)嗟呐卸ǚ椒ǎ辉摲椒ǖ尿?yàn)證采用了一個(gè)平板模型，討論了引發(fā)判定閾值高低對(duì)計(jì)??算結(jié)果的影響，其計(jì)算結(jié)果與確定性數(shù)值計(jì)算結(jié)果是吻合的（圖６）?Ｗ］。??５??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2844508