基于RMC的微观截面参数化北大核心CSCD

为了进行堆芯计算,需要通过组件计算提前构建少群截面参数库。传统确定论的组件截面参数化方法针对宏观截面进行截面参数化,但这种方式不仅需要考虑多种物理状态参数,而且需要考虑历史效应对截面的影响。提出了基于核素微观截面的蒙卡程序参数化方法,该方法可以消除燃耗历史的影响,且考虑的物理状态仅为燃耗深度以及材料温度。利用蒙卡程序产生组件截面参数库耦合堆芯程序进行堆芯计算,首先用蒙卡程序同时统计对应状态点下的核素密度以及核素少群微观截面,再利用核素微观截面进而获得宏观截面进行后续堆芯计算。为了验证方法正确性,构造了一个自定义的压水堆模型,计算结果与连续能量蒙卡计算结果符合良好。     

考虑中子泄漏修正的快堆蒙特卡罗少群截面参数制作与验证方法

一种基于B1均匀化方程的泄漏修正模型在连续能量蒙特卡罗程序TRIPOLI4中得以实现并且用于制作少群截面参数。此蒙卡泄漏修正模型通过在连续能量的蒙卡模拟以及求解B1均匀化方程之间迭代,最终得到蒙卡模拟下的临界状态。通过此方法得到的少群截面参数较其他蒙卡以及确定论方法有两点显著优势:用于求解B1均匀化方程的少群常数是用通过临界状态的通量谱得到的;考虑了泄漏效应的蒙卡模拟可以更真实地反映组件计算时的能谱状态。为验证此泄漏修正模型,一个由连续能量的TRIPOLI4模拟而得到的数值临界实验被用于分析与比较。通过与其他蒙卡程序SERPENT以及确定论程序ECCO进行结果对比,可证明此B1泄漏修正方法能够给出更精确的用于堆芯计算的少群截面参数。     

快堆中子学计算程序NECP-SARAX的改进与验证

NECP-SARAX是西安交通大学NECP团队开发的用于快中子反应堆的中子学程序系统。为准确处理快中子反应堆中中等质量核素散射共振以及非弹性散射导致的复杂的中子慢化效应,SARAX程序最初采用连续能量的蒙特卡罗方法计算中子能谱从而获得堆芯计算使用的有效多群截面。由于蒙特卡罗程序计算效率低,且在低能量段统计偏差较大,提出采用基于点截面的超细群方法计算中子慢化能谱,避免了蒙特卡罗方法产生参数时存在的缺陷。堆芯计算采用多群中子输运,通过优化简化几何建模,改进了程序的实用性。采用多种微扰方法计算堆芯各种反应性系数,提出了基于中子输运微扰理论的虚拟密度方法以计算堆内组件变形导致的反应性变化。在进行堆芯瞬态计算时,采用了点堆和改进准静态两种方法,可用于一般快堆和快谱ADS的典型事故分析。OECD发布的一系列快堆基准题测试表明,SARAX程序在快堆计算中具有良好的精度,达到了与国外著名快堆程序相当的水平。有效增殖因子与连续能量的蒙卡计算结果相比偏差在300 pcm以内。同时,由于引入了虚拟密度理论和三维时空动力学模型,程序功能更加完善,可以更好地满足快堆工程设计的需求。     

能精确处理空间自屏效应的共振伪核素子群方法北大核心CSCD

鉴于传统的Bondarenko迭代方法(BIM)处理共振干涉效应时会引入较大的误差,国际上发展了共振干涉因子方法(RIFM)和非均匀共振伪核素方法(HPRIM),但二者都只能通过考虑共振干涉效应给出较精确的燃料棒平均有效自屏截面,而不能精确考虑空间自屏效应而无法给出精确的空间相关的有效自屏截面。针对该问题,提出了共振伪核素子群方法(PRNSM)。该方法通过在线制作共振伪核素的共振截面表考虑共振干涉效应;通过拟合方法得到共振伪核素及其组成共振核素的子群参数;通过求解共振伪核素的子群固定源问题得到子群通量并用于归并组成共振核素的子群截面得到空间相关的有效自屏截面。大量的数值结果表明,对于不同富集度UO2燃料问题,PRNSM可精确给出棒平均有效自屏截面和空间相关的有效自屏截面。     

基于随机抽样法的多群核数据不确定性影响分析

基于随机抽样方法,研究多群核数据不确定性对反应堆物理计算的影响。首先利用SCALE软件包中核数据协方差矩阵和自主开发的随机抽样模块SAMP,得到多群微观截面等核数据的抽样值,之后分别使用SCALE/TRITON和PARCS程序进行组件计算及堆芯稳态计算,最后通过统计分析得到组件和堆芯计算结果的不确定度。以Almaraz压水堆核电厂装载的燃料组件和首循环堆芯为对象,研究了不同燃耗下有效增殖因子、动力学参数、核素浓度和双群均匀化宏观截面等组件计算结果,以及堆芯功率分布等堆芯计算结果的不确定度。分析结果表明:组件计算结果不确定度多随燃耗变化,快群宏观截面不确定度总体高于热群;堆芯计算结果受核数据不确定性影响显著,其中稳态径向功率分布的最大不确定度为1.9%左右。     

行波堆深燃耗的计算特点

行波堆属于新概念堆型,卸料燃耗深度可达400 GWd/tHM,是现有快堆的3~4倍、压水堆的6~8倍,较高的卸料燃耗深度对堆芯物理分析工具计算正确性提出挑战。基于此,以KYLIN-1程序为基础,从能谱、裂变产物核素重要性、燃耗计算误差累积等方面探究行波堆深燃耗计算特点。对典型行波堆六角形组件分析结果表明:低富集度铀组件寿期初、末能谱差别较大,采用单一权重谱制备的多群截面库用于其燃耗计算时,无限增殖系数偏差较大;为保证行波堆深燃耗计算的正确性,燃耗链应包含重要的70种裂变产物核素;行波堆深燃耗计算时,由于燃耗步增多累积的误差较小,无限增殖系数偏差每燃耗步约为0.001%。     

基于VENUS-III国际基准模型的JMCT程序验证

基于自主研制的三维中子-光子耦合输运蒙特卡罗通用程序JMCT（J Monte Carlo Transport Code）,采用连续点截面,对国际基准屏蔽VENUS-III模型开展精细建模和中子输运临界及屏蔽计算.临界计算得到系统k_eff、重要区域的通量及能谱.结果表明,JMCT和MCNP程序的重要区域体通量计数吻合较好,偏差均在1%以内.深穿透屏蔽计算采用外源模式,点探测器计数,JMCT计算值与实验测量值偏差在15%以内,满足屏蔽设计对误差的要求.初步验证了JMCT程序临界及屏蔽计算的可用性.     

基于VENUS-Ⅲ国际基准模型的JMCT程序验证

基于自主研制的三维中子-光子耦合输运蒙特卡罗通用程序JMCT(J Monte Carlo Transport Code),采用连续点截面,对国际基准屏蔽VENUS-III模型开展精细建模和中子输运临界及屏蔽计算.临界计算得到系统keff、重要区域的通量及能谱.结果表明,JMCT和MCNP程序的重要区域体通量计数吻合较好,偏差均在1%以内.深穿透屏蔽计算采用外源模式,点探测器计数,JMCT计算值与实验测量值偏差在15%以内,满足屏蔽设计对误差的要求.初步验证了JMCT程序临界及屏蔽计算的可用性.     

e+e－反应中共振截面的辐射修正

本文导出了e⁺e^－对撞实验中产生的共振态的辐射修正截面的近似解析公式.对于Z⁰粒子和J/ψ,Υ家族的粒子,在确定这些共振态参数的实验扫描能量范围内,该解析近似的精度达到0.1%量级.利用解析近似公式与对撞束能量分辨函数的卷积拟合实验观测到的共振截面数据,可得到比当前普遍采用的Jackson,Scharre方法更准确的共振参数值.     

基于广义等价理论的高保真共振计算方法

采用伪核素方法,建立了能够精确快速处理干涉效应的计算方法,在分析广义等价理论特点的基础上,提出了高保真的共振计算方法。该方法首先根据实际问题的几何,建立238U的非均匀共振积分表,基于此核素采用广义等价理论处理栅元间的互屏效应,获得不同位置燃料棒的背景截面,然后根据背景截面在非均匀截面表中插值建立不同燃料棒的等效栅元,在此栅元的基础上根据实际问题中燃料棒内的温度分布和核素分布进行超细群计算,从而获得燃料棒内不同位置共振核素高保真的有效共振截面。     

间接测量中重放射性核中子俘获截面——替代比率法

s过程中的放射性核素中子俘获截面对天体核合成和核素丰度有重大影响, 在直接测量异常困难的情况下, 替代比率法是获得放射性核素中子俘获截面数据的一种间接新方法。 简单介绍了替代比率法理论, 并简要论述了用替代比率法推导中重核区放射性核素中子俘获截面的可行性。 The radioactive nuclei neutron capture cross section is very important to nuclearsynthesis and nuclide abundance in s process, but it is difficult to be measured directly because of the target production. A new method, surrogate ratio method which is developed from surrogate method, could be used to determine the cross section of radioactive nuclei neutron capture. In this paper, the surrogate ratio method was introduced and the feasibility was discussed to deduce the desired neutron capture cross sections with surrogate ratio method.     

用直接中子法测量（n, 2n）反应截面的实验方法研究

在中国原子能科学研究院HI-13 串列加速器上的非常规多探测器快中子飞行时间谱仪上,采用直接中子法测量了14.3 MeV 中子与169Tm作用的(n,2n) 反应截面。用蒙特卡罗方法模拟了次级中子的产生,以对实验数据进行中子注量率衰减、多次散射和有限几何修正,同时结合SUNF 方法得到的评价能谱,给出了(n,2n) 反应截面的实验测量结果。测量截面以中子弹性散射微分截面作为标准截面来归一,并用反冲质子望远镜测量n-p 反应的反冲质子,以监视中子注量率。用直接中子法测量得到的结果与评价数据进行了比较,讨论了采用这种方法测量(n,2n) 反应截面的可行性。(n,2n) reaction cross section from 169Tm at 14.3 MeV was measured with the direct emittedneutron coincidence detecting method, using abnormal fast neutron TOF spectrometer on the HI-13 Tandem Accelerator at CIAE. Monte-Carlo method was used to simulate the generation of secondary neutron and correct the experimental data considering neutron flux attenuation, multiple scattering and finite geometry correction. Combining with evaluated spectra given by SUNF program, the experimental measurement results of the (n,2n) reaction cross sections were given. Cross sections of measurements were normalized by using neutron elastic scattering differential cross section as a standard section, and a recoil proton telescope was used to measure recoiling proton from the n-p reaction to monitor neutron flux rate. After comparing the experimental results with evaluated data, the feasibility of the direct emitted-neutron coincidence detecting method is discussed.     

中国散裂中子源在大气中子单粒子效应研究中的应用评估

由于缺少可用的散裂中子源,多年来我国在大气中子单粒子效应方面主要依靠模拟仿真和单能中子试验的方式开展研究.随着中国散裂中子源(CSNS)通过国家验收,基于CSNS开展大气中子单粒子效应研究成为可能.本文利用CSNS反角白光中子源开展多款静态随机存取存储器器件的中子单粒子效应试验,并与早期开展的高原大气试验结果进行对比,对CSNS在大气中子单粒子效应研究中的应用进行评估.结果表明,相同器件在CSNS反角白光中子源测得的单粒子翻转截面小于大气试验的结果,且不同器件的翻转截面与特征尺寸没有明显的单调关系.分析得到前者由于CSNS反角白光中子谱偏软;后者由于特征尺寸降低导致的临界电荷变小和灵敏体积变小对截面的贡献是竞争关系.针对截面偏小的问题,根据能谱差异分析了中子能量阈值对器件翻转截面的影响,发现能量阈值取12MeV进行计算时,器件在CSNS反角白光中子源和高原大气中子环境中能够得到较一致的截面.研究结果表明CSNS反角白光中子源能够用于加速大气中子单粒子效应试验.考虑到CSNS的运行功率正在逐步提高,且多条规划中的白光中子束线与大气中子能谱更为接近,预期未来CSNS将能更好地应用于大气中子单粒子效应研究.     

高密度体系光电离截面新表达式的应用

利用实验光谱学的Beer Lambert定律和介质中的麦克斯韦方程组，建立了精确的光吸收（光电离）截面表达式，并通过一个随体系粒子数密度和宏观复介电常数而变化的变换函数，将严格截面公式与Fano和Cooper 1968年建立的理想气体的光电离截面公式直接联系起来.建议：1)当知道某密度下正确的体系宏观复介电常数β,γ时，可直接由严格表达式求得高密度下非理想状态的正确光电离截面；2)或当知道该体系的粒子微观极化率η,ζ和其理想气体的精确截面时，用上述变换公式间接求得其他密度时的光电离截面.对氩原子和氙原子的应用表明：当缺乏β,γ时，可由某一合理的宏观电极化率物理（例如克劳修斯-莫索缔）模型来计算β,γ，从而获得高密度体系的截面.这样获得的结果符合被散射物质的光电离（光吸收）截面随体系粒子数密度增大而增加的客观散射现象.而且，考虑了高密度真实体系中粒子间相互作用的宏观电极化率模型越正确，如此求得的散射截面的误差就越小. 关键词： 光电离截面 光吸收截面 介电常数 极化率     

Cross section of electron-nucleus bremsstrahlung near the short-wavelength limit

Using the partial-wave formalism the cross section of bremsstrahlung for a pure Coulomb field is calculated for various atomic numbers of the target nucleus and various incident electron energies. The results are compared to those of previous theories. For intermediate and large atomic numbers the latter cross sections undervalue significantly the present ones. Except for low atomic numbers the cross sections in Born approximation with the Coulomb correction by Elwert yield more accurate results than the cross sections obtained by using the approximate Sommerfeld-Maue wave function. The effect of screening is small for low atomic numbers. At nonrelativistic energies the number of required partial waves is rather large for target nuclei with high atomic numbers, contrary to the expectations. The pertinent results exceed the numerical values including screening by factors of up to five. They verify the assumption that the nonrelativistic cross section of Sommerfeld is fairly accurate even for high atomic numbers.     

The temperature variation of the scattering properties of crystals

It is shown how thermodynamic data (heat capacity, thermal expansion, etc.) may be used to estimate accurately certain scattering properties of crystals, assuming the validity of the quasi-harmonic approximation of lattice dynamics. In particular, Debye-Waller factors and incoherent neutron scattering cross sections can be readily correlated with thermodynamic data even though the form of the lattice frequency distribution of the crystal is not known. Thermodynamic data for vanadium, silicon, germanium and copper have been analysed and the results used to illustrate the accurate estimation of the following entities: Debye-Waller factor, total incoherent neutron scattering cross section, differential incoherent neutron cross section in the weak-binding approximation and in the n-phonon approximation. The application of the method to Mössbauer effect phenomena is also discussed. Definite criteria are suggested for deciding the conditions under which the substitution of the Debye distribution for the actual frequency distribution of a crystal leads to acceptable estimates of one or more properties of the lattice vibrations.     

中子与裂变核238U反应双微分截面的理论分析

根据中子与原子核U及其同位素反应的总截面,去弹性散射截面和弹性散射角分布的实验数据,获得了入射中子能量0.1—20MeV的一组普适中子与U及其同位素反应的光学模型势参数.应用光学模型,核裂变理论,耦合道理论,扭曲波玻恩近似理论,宽度涨落修正的Hauser-Feshbach理论和预平衡反应的激子模型,计算和分析了中子与²³⁸U反应的所有截面、角分布、能谱和双微分截面.理论计算与实验数据进行了分析比较     

中子与52Cr反应截面的理论分析

根据中子与天然核Cr及其同位素反应的总截面,去弹性散射截面和弹性散射角分布的实验数据,获得了入射中子能量从1MeV—250MeV的一组普适中子与Cr及其同位素反应的光学模型势参数.应用光学模型,扭曲波玻恩近似理论,宽度涨落修正的Hauser-Feshbach理论,和预平衡反应的激子模型,计算和分析了中子与⁵²Cr反应的所有截面、角分布、能谱和双微分截面.理论计算与实验数据进行了分析比较.     

Theoretical Analysis of Double Differential Cross Sections for n+ 238U Reaction

Based on the new measurements of total, nonelastic, elastic cross section and elastic scattering angular distributions for n+U reactions, a set of neutron optical model potential parameters is obtained in the region of incident neutron energy from 0.1 to 20 MeV. The cross sections, angular distributions, energy spectra and double differential cross sections are calculated and analyzed by optical model, nuclear fission theory, distorted wave Born approximation theory, coupled channel theory, the unified Hauser-Feshbach theory, as well as exciton model. The results indicate that our theoretical model can reasonably analysis n+ ²³⁸U reaction data with neutron energy lower than 20 MeV.