弱源引发持续裂变链统计涨落现象

裂变材料系统中，中子源尤其是弱强度中子源释放中子的时刻是随机性的，系统中中子与原子核相互作用的随机性，使得从中子源放出中子时刻开始的中子裂变链的初期发展过程具有显著的统计涨落性质，对于稍微超(瞬发)临界的系统往往仅有少部分裂变链才能够持续发展下去，成为持续裂变链。CFBR-Ⅱ快中子脉冲堆在超瞬发临界状态下，由很弱的内源引发持续裂变链，并在反馈机制的作用下形成中子脉冲，其脉冲出现时刻(称为引发时间)表现出随机性，正是这种统计涨落现象的反映。针对CFBR-Ⅱ堆这种统计涨落现象进行实验和理论两方面的研究，得到一些初步结果。     

随机中子输运方程解析解的改进

在研究核材料安全、核反应堆启动、脉冲堆爆发脉冲等待时间概率分布等具有弱源的中子可增值系统时，通常用随机中子输运理论研究弱中子源引起系统发生持续裂变链的统计涨落行为，Pal、Hansen、陈式刚等都在点堆模型的基础上给出了详尽的理论分析结果。根据Bell的理论也可以用考虑了中子位置和速度（x,v），功相空间的非线性微分一积分随机中子输运方程通过S-N方法数值解方法进行此类问题的研究。     

宽脉冲中子注入下中子裂变链统计涨落的数值计算

研究了裂变系统在宽脉冲外中子源注入驱动下裂变链统计涨落问题.提出了概率分布W_n方程的分解-合成数值模拟计算方法,使裂变系统注入中子源数值模拟计算扩展到一般广义条件(具有任意时间分布、注入时间零点t₀概率分布函数P(t₀)和数概率分布S(n)等).同时讨论了应用物理模型的等效条件.将基本前提等效条件从单介质区模型扩展到多介质区模型.为解概率分布W_n方程必备参数提供了计算平均公式.     

随机中子输运方程点堆模型解析解

研究弱中子源引起系统发生持续裂变链的统计涨落行为，可用考虑中子位置和速度（x,v），功相空间的模型，或者用点堆模型来描述，从点堆模型得到的随机中子输运方程近似解与系统的空间位置无关。     

裂变链成长初期的统计涨落与临界安全

在裂变材料组成的系统中，外中子源尤其是弱强度外中子源释放中子的时刻是随机的，系统中中子与原子核相互作用是随机的，缓发中子先驱核衰减的随机性，使得从外中子源放出中子时刻开始形成的中子裂变链的初期发展过程具有显著的统计涨落性质。在反应堆中，由于安全的需要，在启动堆的过程中一般应该有中子源存在。统计涨落正比于量值的平方根，而量值一般表现为中子密度n（t）或者输出功率，在反应堆启动阶段是正比于中子源的强度的，所以中子源强度越弱，统计涨落越显著。由于技术原因或者经济原因不能采用强中子源的情况下，研究这个问题具有较大的意义。     

脉冲堆有限裂变链长的数学期望值分析(英文)

讨论了在一个增殖系统引发一个持续裂变链所需要的平均中子数。在点堆模型基础上, 考虑了在 t0 时刻系统引入一个源中子, 在 t 时刻产生 n 个中子的概率(n, t0, t), 推导了概率生成函数 G(z; t0, t)所满足的偏微分方程, 并得到了近似解。用近似解计算了Godiva II脉冲堆的有限裂变链长数学期望值, 有限裂变链期望值反比于脉冲堆的反应性。     

Th~(232)与U~(238)中子俘获截面的计算

本文采用复合核机制,计算了裂变道开放前Th~(232),U~(238)中子俘获截面。探索了光学模型、辐射宽度、统计涨落因子等因素的影响。     

基于支持向量机的~(252)Cf中子裂变信号时频特征分析及识别

基于裂变中子(252Cf)对裂变链(235U系统)依存关系,在对252Cf中子裂变信号的测量原理及信号特点分析基础上,开展了基于支持向量机的中子裂变信号时频特征分析及识别研究工作。采用小波分解和去噪小波包分解方法,提取不同状态下随机核信号的时频能量特征,借助于统计学习理论的支持向量机(SVM)分类器原理进行训练和分类。研究结果表明:通过直接小波分解或去噪小波包分解,以获取核信号特征的方法是有效的;去噪小波包分解特征提取方式,较之直接小波分解特征提取方式更能反映中子裂变核系统的内部特征和规律;基于SVM核信号样本的分类,训练后的SVM分类器有着大于70%以上的正确率,且较好地克服了训练样本数较少的问题,验证了方法的可行性和有效性。     

ICF中子产额测量中统计涨落分析及计算

 塑料闪烁探测器通常用来测量氘氘、氘氚聚变中子产额。中子在闪烁体中产生的质子数的统计涨落及质子在闪烁体中沉积能量的统计涨落为测量结果引入了两项不确定度分量。以氘氚聚变中子为例,分析了这两种统计涨落的概率密度函数的计算方法,该计算方法也适用于其它能量的单能快中子和塑料闪烁体作用的相应计算。     

Th232与U238中子俘获截面的计算

本文采用复合核机制,计算了裂变道开放前Th²³²,U²³⁸中子俘获截面。探索了光学模型、辐射宽度、统计涨落因子等因素的影响。     

裂变中子角关联分布的数值模拟

为了实现对自发裂变中子源能量、多重性和中子角关联分布的数值模拟,开发了根据裂变过程,逐步给出裂变中子多重性、能量和角分布等参数的NESF数值模拟程序,并将该程序集成到现有中子输运软件中.重点介绍我们开发的用于模拟自发裂变中子源能量、多重性和中子角关联分布的程序的背景、物理依据、程序流程,以及基于该程序开展的中子角关联分布特征与核部件特征关联的数值模拟.     

随机中子动力学及其数值模拟研究进展

随机中子动力学是核动力设计和核反应堆安全中的重要课题,本文从随机中子动力学的基础概念和研究方法出发,介绍随机中子动力学研究的历史发展和研究现状.裂变中子与光子的多重性是反应堆零功率中子噪声主要来源,对中子涨落的方程描述及其求解,演化出零功率中子噪声与功率反应堆噪声的随机理论.随机中子动力学的重要应用包括反应性微观测量、功率反应堆噪声测量和分析、核临界漂移分析和核材料识别与检测等.在半个多世纪的研究中,以脉冲堆点火过程的脉冲爆发等待时间分布为代表的随机性,一直缺乏定量分析方法和工具.直到近几年,模拟随机中子动力学过程的广义半马尔科夫过程模拟方法取得了重要进展,很好地揭示了脉冲堆实验中子点火规律.最后讨论随机中子动力学研究中有待解决的研究课题.     

量子非欧姆阻尼环境中的重核熔合概率及热核裂变速率

考虑处于量子非欧姆阻尼环境下的重核熔合及热核裂变系统的动力学,给出了数值模拟相应c数量子广义朗之万方程的方法。其中提出的产生任意关联量子色噪声的数值方法,适用于任意非马尔科夫过程噪声的产生。利用此方法计算了重核熔合概率,结果表明量子涨落对重核熔合具有“低抬高压”的效应:当粒子的初始动能小于（大于）临界初始动能时,量子涨落会增大（减小）粒子鞍点通过概率。非欧姆阻尼环境中粒子稳定通过概率随δ值的变化是非单调的,且当粒子初始动能小于（大于）临界初始动能,量子涨落会使稳定通过概率随δ值变化曲线的极大值位置向右（向左）漂移。此外,在热核裂变系统中,超欧姆阻尼环境会增大裂变速率,而量子涨落不仅显著增大裂变速率,还使裂变速率随δ值变化曲线的极大值位置发生漂移。Dynamics of heavy-ion fusion and nuclear fission system in a quantum non-Ohmic environment have been considered and a numerical simulation method to solve the corresponding c-number quantum generalized Langevin equation is proposed. The method of generating quantum colored noise with arbitrary correlation can be applied to generate noise of arbitrary non-Markov process. Calculating fusion probability of heavy nuclei with this method, the result has shown that the passing probability is enlarged (decreased) by the quantum fluctuation when the initial kinetic energy of the particle is less than (greater than) the critical initial kinetic energy. Steady passing probability of particle in non-Ohmic environment versus is nonmonotonic. Quantum fluctuation makes the maximum position of the curve drift towards right (left), when the initial kinetic energy of the particle is less than (greater than) the critical initial kinetic energy. Furthermore, nuclear fission rate is larger in super-Ohmic environment. Quantum fluctuation enlarges nuclear fission rate and makes the the maximum position of nuclear fission rate versus δ drift.     

引入源-样品距离影响的主动中子多重性质量反演公式北大核心CSCD

主动中子多重性计数测量方法是常用的核材料质量无损测量方法,已广泛应用于核材料衡算、核安保测量与军控核查等领域。我们通过对JMCT中子-光子输运程序的二次开发,实现了对经典点模型铀样品质量估算实验的数值模拟,并提出了改进的铀样品质量计算公式。该算法可以显著降低本实验中源-样品耦合与源中子反照等作用对铀样品质量估算精度的影响。建立了主动中子多重性计数测量探测系统模型和32个铀样品半球壳模型,模拟得到了与铀样品距离不同的DT源和AmLi源主动中子多重性计数,利用数值模拟手段检验了质量估算算法的有效性。数值模拟结果表明,改进的铀质量估算算法可以使质量估算的平均偏差率降低到10%以下。     

Monitoring method for neutron flux for a spallation target in an accelerator driven sub-critical system

In this paper, we study a monitoring method for neutron flux for the spallation target used in an accelerator driven sub-critical(ADS) system, where a spallation target located vertically at the centre of a sub-critical core is bombarded vertically by high-energy protons from an accelerator. First, by considering the characteristics in the spatial variation of neutron flux from the spallation target, we propose a multi-point measurement technique,i.e. the spallation neutron flux should be measured at multiple vertical locations. To explain why the flux should be measured at multiple locations, we have studied neutron production from a tungsten target bombarded by a 250 Me V-proton beam with Geant 4-based Monte Carlo simulations. The simulation results indicate that the neutron flux at the central location is up to three orders of magnitude higher than the flux at lower locations. Secondly, we have developed an effective technique in order to measure the spallation neutron flux with a fission chamber(FC), by establishing the relation between the fission rate measured by FC and the spallation neutron flux. Since this relation is linear for a FC, a constant calibration factor is used to derive the neutron flux from the measured fission rate. This calibration factor can be extracted from the energy spectra of spallation neutrons. Finally, we have evaluated the proposed calibration method for a FC in the environment of an ADS system. The results indicate that the proposed method functions very well.     

瞬发超临界系统内持续裂变链的发展过程

根据基本的概率理论和瞬发临界附近有限裂变链的发展规律, 推导了单脉冲源条件下脉冲堆引发持续裂变链过程中的中子数与时间关系式, 并得到CFBR-Ⅱ堆上实验的验证. 该关系式进一步发展了Hansen理论模型, 除了可以描述裂变链后期的发展趋势, 还可以描述持续裂变链产生初期中子数的快速增长行为. 讨论了引发时间与源强的关系, 指出在弱源条件下, 引发时间几乎不依赖于源强. 关键词： 持续裂变链 脉冲堆 引发时间     

探测系统能量分辨在中子能谱数值模拟中的应用

针对中子能谱实验的数值模拟研究中涉及到的探测系统能量分辨问题,基于系统探测伽玛和中子的对应关系以及对伽玛射线的能量分辨率,介绍了一种简便实用的数值模拟方案,利用探测系统对中子、伽玛的光响应对应关系以及其对伽玛的能量分辨率,得到系统对中子的能量分辨率,再进一步把它应用到中子能谱的数值模拟中,并对数值计算结果与相关实验数据进行比较分析。结果表明,该方法可以很好地应用于中子能谱的数值模拟研究。     

基于JMCT软件的中子活化数值模拟程序的开发和检验北大核心CSCD

中子活化产物和辐射特征的数值模拟程序是研究材料活化效应的重要工具。在JMCT软件的基础上开发了具备材料中子活化效应模拟能力的数值模拟程序,并将其命名为“中子活化数值模拟程序”,旨在将其应用于军控核查、核安全等领域的研究中。对该程序在核弹头内部中子输运和活化计算的准确性进行了验证,发现该程序对核弹头内部中子输运和活化的计算精度优良。利用该程序研究了混凝土地面核素在裂变核材料的裂变中子辐照下的活化效应,计算结果进一步验证了中子活化数值模拟程序的功能。     

Determination of the fission fragment excitation energy with allowance for neutron multiplicity

The study of the excitation energy distribution of fission fragments as a function of their mass and charge is important for revealing the nuclear fission mechanism and useful for many applications. To measure directly the excitation energy of primary fission fragments (before emission of neutrons) is a great problem. A method of obtaining these excitation energies from calculated neutron multiplicities and experimental values for differential yields of fragment pairs after emission of neutrons is considered. The Empire-II code was used to calculate neutron multiplicities as a function of various characteristics of the nuclear structure, fission process, and fission fragment deexcitation.     

脉冲源法测量次临界系统裂变衰减特性的理论分析和数值模拟

针对点堆动力学理论解释脉冲源法测试原理时存在的问题, 基于无源中子输运方程分析次临界系统总中子数、泄漏γ射线计数率随时间的变化关系。理论分析表明: 脉冲中子源作用结束后(无源条件下), 在一定时间范围内, 泄漏γ射线计数率和总中子数近似成正比, 两者随时间变化服从近似指数衰减规律, 反映系统本身的裂变衰减特性, 可以由总中子数和γ射线计数率求解瞬发中子衰减时间常数。基于蒙特卡罗程序构造类Godiva裸铀球次临界系统, 模拟脉冲中子源作用下中子和γ射线输运过程, 计算总中子数、泄漏γ射线计数率及两者比值随时间的变化关系, 结果与理论分析一致; 利用脉冲源法由总中子数、泄漏γ射线计数率计算瞬发中子衰减时间常数α₀, 得到与α-k迭代一致的α₀。说明总中子数、泄漏γ射线计数率可以准确反映系统本身的裂变衰减特性。此外, 根据理论分析和模拟计算给出脉冲源法可用数据的时间范围, 分析泄漏γ射线计数率和总中子数比值的影响因素。