深度神经网络学习快中子截面

为探索利用机器学习方法辅助核反应数据评价的可行性,采用全连接深度神经网络算法学习中子截面数据,并考察预测能力。采用通用评价核数据库中快中子区的中子截面作为数据集,训练神经网络模型并进行验证和测试。提取ENDF/B-Ⅷ.0库中铀的12个同位素^(230~241)U的快中子区中子总截面和弹性散射截面,将^(230)U的截面作为待预测的测试数据,将^(232)U的截面作为验证数据,其余10个核素的截面作为训练数据。为获得具有预测能力的神经网络模型,利用训练数据训练系列神经网络模型,再利用验证数据挑选最优模型用于预测测试数据。验证和测试显示,通过训练,神经网络模型能够较好地反映评价库中截面数据随核素、入射中子能量的变化规律,对未知核素的中子截面数据表现出较强的预测能力。因此,神经网络算法有潜力成为核数据评价的新途径。

^(16)C反应截面和去中子截面的研究

实验测量了能量为38A MeV的16 C在12 C靶上的反应截面和去中子截面.利用有限力程Glauber模型进行计算并与实验结果进行比较得出,16 C主要为芯核(14 C)加价中子(2n)的双核子晕核,其中价中子主要分布在2s1/2轨道上.该实验进一步在更低能量下获得实验数据并和Glauber模型计算值符合得很好.

热中子截面测井响应特征分析

热中子截面测井是一种利用非弹伽马比与俘获伽马比测量地层热中子截面的一种测井方法。热中子截面是中子能量为0.025eV时的地层的弹性散射截面。本文应用蒙特卡罗数值模拟技术,对热中子截面测井响应特征进行分析。结果表明,热中子截面在不同岩性、泥质含量条件下,其响应特征相比于传统的补偿中子孔隙度测井更符合线性体积模型,可方便地与其他测井方法相结合来评价地层。热中子截面测井不受挖掘效应的影响,可提高核测井在复杂含气地层中的孔隙度评价效果。

核电模拟机中子截面预处理程序的开发与应用

堆芯物理系统仿真是核电厂全范围模拟机仿真的核心,数据量庞大、运算程序复杂是其存在的突出问题。阐述了独立于堆芯物理仿真程序的中子截面预处理程序的开发与应用过程,从应用于模拟机的核程序包计算结果入手,综合考虑燃料温度、慢化剂温度、硼浓度、慢化剂密度以及控制棒棒位等物理参数对中子截面的影响,通过多项式拟合重新构建参数关系表达式,目的是提高计算效率和精度,保证实时数据传递。同时,以某CPR1000机组为例,对中子截面预处理程序处理结果进行分析验证,结果证明此预处理程序能较真实地反映堆内组件参数随各独立变量的变化关系,可广泛应用于核电厂堆芯物理仿真。

氮化铀热中子截面的第一性原理计算

氮化铀(UN)因其较好的热物性和耐事故容错性成为先进动力堆的候选燃料,但目前热能区缺少可靠的UN热中子截面数据,这对于热中子反应堆物理计算是很不利的.本文基于量子力学的第一性原理,利用VASP/PHONON软件模拟计算了UN的声子态密度,以此为积分得到UN的定容比热容,并基于新制作的声子态密度,采用核截面处理程序NJOY/LEAPR,利用热中子散射理论,得到UN的S(α,β)数据,进而研究UN的热中子散射截面,并与传统压水堆的二氧化铀(UO_2)进行对比.结果表明:优化的晶格参数与数据库符合较好,UN声子态密度的声子项和光子项较UO_2的分隔更加明显,定容比热容计算结果与实验值一致,基于该声子态密度计算得到的UN中238U的非弹性散射和弹性散射截面比相同温度下UO_2中～(238)U小,UN中N仅考虑了非相干散射部分,随着温度升高,UN弹性散射截面变小,非弹性散射变大,并在高能段趋于自由核散射截面.本文的研究结果填补了UN热中子截面数据的缺失,为下一步系统研究UN燃料在轻水堆中的中子学性能奠定了基础.

基于白光中子源的^(197)Au中子辐射俘获截面测量及共振参数分析

中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用.4πBaF_(2)探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建立了伽马全吸收装置(Gamma total absorption facility,GTAF),该装置用28块六棱BaF_(2)晶体和12块五棱BaF_(2)晶体构成了外径25 cm,内径10 cm的球壳,覆盖了95.2%的立体角.利用GTAF在中国散裂中子源Back-n束线上,测量了197Au(n,γ)的反应截面数据.测量数据通过能量筛选、PSD方法、晶体多重性筛选进行了初步本底扣除,随后结合对^(nat)C及空样品的测量数据对本底进行了分析及扣除,获得了197Au俘获反应的产额,利用SAMMY程序拟合得到了^(197)Au在1—100 e V的共振能量、中子共振宽度和伽马共振宽度参数.实验测量结果与ENDF/B-VIII.0数据库符合良好,其共振参数存在一定差异,分析原因可能与GTAF能量分辨率、Back-n的中子能谱测量精度、以及实验本底扣除方法相关,这也是下一步工作的重点.

基于OpenMC制作轻水堆中子少群截面用于OpenMOC计算

为了给确定论特征线程序OpenMOC提供高精度轻水堆少群截面库,研究了蒙特卡罗程序OpenMC的输出计数文件,开发了计数转换截面代码CSC,可以将OpenMC计数文件中的中子注量和各反应类型的反应率(单位体积内反应数占总反应数比率)计数进行处理得到中子少群截面。采用这种截面制作方式,制作了不同输运修正方式和不同精细程度能群的少群截面库,提供给OpenMOC计算。分析了轻水堆燃料组件和基准题结果,得到了截面库制作精度较高的方式。采用内散射近似和CASMO-40群制作了中子少群截面库,以OpenMC的计算结果为参考解,对C5G7基准题的结果做了对比。结果表明,k_(eff)偏差为322.5×10^(-5),燃料棒功率相对偏差均小于2%,组件功率相对偏差均小于1%,通过这种方式制作的轻水堆截面库精度良好。

^(17)C反应截面和去中子截面

利用日本理化学研究所的放射性束流线RIPS,测量了能量为79A MeV的^(17)C在^(12)C反应靶上的反应截面,并同时得到了^(17)C的移去1个、2个及3个中子的截面;分别利用有限力程Glauber模型和少体Glauber模型结合壳模型的谱因子分析了反应截面和移去1个中子截面,研究了^(17)C的密度分布、结构和价中子布居。反应截面和中子移去截面是两个相互独立的量,通过对两者的分析,都可以得出^(17)C由芯核^(16)C和价中子组成,并且价中子主要处于d_(5/2)轨道的结论。总结了现有的碳同位素的反应截面和相互作用截面的工作。

透射法测量丰中子核~8He的去中子截面

利用HIRFL提供的50MeV／U ^13C束流轰击Be靶，通过RIBLL选择出丰中子放射性核8He．利用透射法测量了^8He的去双中子截面和去四中子截面．利用Ogawa等人的理论结合原有^8He的反应总截面数据，得到^8He的核芯为^8He的结论．

29～1100keV能区^(59)Co中子俘获截面的测量

在２．５ＭｅＶ静电加速器上，用７Ｌｉ（ｐ，ｎ）７Ｂｅ和Ｔ（ｐ，ｎ）３Ｈｅ反应作为中子源，用活化法相对于Ａｕ的中子俘获截面，测量了２９～１１００ｋｅＶ能区５９Ｃｏ（ｎ，γ）６０Ｃｏ的反应截面．

中子截面Doppler展宽算法及并行计算方法

为了提高现有中子截面Doppler展宽的计算效率,在反应堆物理蒙卡计算中实现在线Doppler展宽,提出了基于Gauss积分的连续能量中子截面Gauss展宽算法,以及与之相关的并行化计算方法,形成了全新的快速Doppler展宽方法,并编写了基于该方法的连续能量中子截面Doppler展宽程序。使用多个算例对该方法及程序进行了验证,并与传统方法进行了比较。验证结果表明,该方法在保证计算结果与传统Doppler展宽方法一致的前提下,计算速度相比传统方法提高了一个量级,完全可满足反应堆蒙卡计算中温度相关问题对截面快速Doppler展宽的需求。

用位置灵敏探测器探测14.7MeV中子在铁样品上的小角度弹性散射截面

用快中子位置灵敏谱仪和伴随粒子飞行时间技术测量了14.7MeV中子在Fe样品上的小角度弹性散射微分截面,给出了3.76°—7.98°角区的测量结果,与所发表的实验数据相比较,在误差范围以内一致,从而证明利用长液闪快中子位置灵敏谱仪这一新技术测量小角散射是可靠的。

快速在线处理中子核截面的修正多普勒展宽方法

在模拟计算高温系统中子输运问题时,为了快速在线处理中子核截面,基于多普勒展宽原理,发展了一种修正多普勒展宽方法。通过在低能区引入低能截面修正因子、调整计算方法及合理设置数值积分计算参数等,进行了数值算法优化,探讨了NJOY程序对高能区中子截面展宽的限制及影响,在自主开发的蒙特卡罗输运程序中实现了中子截面的快速在线展宽处理,并比较了NJOY程序与本文程序计算的截面数据。结果表明,本文程序给出的高温展宽截面准确性高,计算效率能满足快速在线展宽需求,可高效处理在线中子截面展宽问题。

^（152）Sm的22－1019keV能区中子俘获截面的测量

在４．５ＭｅＶ静电加速器上．利用７Ｌｉ（ｐ，ｎ）７Ｂｅ和Ｔ（ｐ．ｎ）３Ｈｅ反应作为中子源，在２２－１０１９ｋｅＶ中子能区以（１９７）Ａｕ的中子俘获截面为标准，用活化法测量了（１５２）Ｓｍ的中子俘获截面．其误差小于６．８％。

热中子俘获截面测量

用活化法测量了71Ga(n ,γ) 72 Ga、94 Zr(n ,γ) 95Zr、191Ir(n ,γ) 192 Irm1+g ,m2 反应的热中子俘获截面 ,给出了最终结果 。

29—1100keV能区^(75)As中子俘获截面测量

用活化法相对于Au的中子俘获截面 ,测量了 2 9— 110 0keV能区75As(n ,γ) 76 As的反应截面 ,测量精度为 6 .7— 7.8% ,并将测量结果与现有的实验数据作了比较。

基于HI-13串列加速器的中子俘获反应截面测量方法

利用BaF2晶体对γ射线探测效率高、时间分辨率好的特点,研制了国内首套由40个BaF2探测器单元组成的γ全吸收型探测装置,用于在线测量中子俘获反应截面。在HI-13串列加速器上建立250~850 keV的中子源,其0°角的源强约为5.09×10^(6) n/(Sr·s),使用γ全吸收型探测装置,通过瞬发γ射线法测量了^(93)Nb、^(197)Au、^(nat)C和空样品的实验数据。根据BaF2探测器信号的特征,采用了基线补偿、软件阈值设置、时间窗限定、脉冲幅度积分增长率设置和快慢成分比设置等多种数字化波形分析方法,剔除噪声信号以提高效应本底比。以^(197)Au样品数据为标准,^(nat)C样品数据为样品相关性本底,空样品数据为样品无关性本底,采用相对测量法得到了^(93)Nb的中子俘获反应截面实验数据。通过与ENDF评价库数据的比较,验证了测量装置和技术方法的可行性。

中子俘获反应截面在线测量技术研究

利用γ全吸收型4πBaF2探测装置,对中子俘获反应截面进行了在线测量。基于HI-13串列加速器提供的脉冲化质子束,通过7 Li(p,n)7Be反应产生中子,构建了keV能区中子源实验条件,经屏蔽准直后的中子轰击样品,应用4πBaF2装置在线测量(n,γ)反应复合核退激时释放的瞬发γ射线级联,测量了Au、C、Nb、空白等样品。通过计算93 Nb(n,γ)94 Nb和197 Au(n,γ)198 Au两个反应的截面数据比值并与文献数据比对,检验了4πBaF2探测装置和(n,γ)反应截面在线测量技术,为在中国散裂中子源(CSNS)上顺利开展(n,γ)反应截面数据测量工作提供了技术支持。

基于CSNS反角白光中子源的中子俘获反应截面测量技术研究

中子俘获反应截面数据在核天体物理研究、先进核能开发中具有非常重要的应用,由于缺乏合适的白光中子源和探测装置,国内在keV能区(1 eV-100 keV)中子俘获反应截面的实验数据几乎是空白.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建造了国内第一台γ全吸收型探测装置,由40块BaF_(2)探测器单元组成厚度为15 cm,内半径为10 cm的BaF_(2)晶体球壳,共覆盖了95.2%的立体角.利用升级后的装置在中国散裂中子源的反角白光中子源上建立了中子俘获反应截面在线测量技术.在不规则的φ30 mm中子束斑的实验条件下,完成首次197Au中子俘获反应截面的在线测量,利用加和能谱和多重数分布扣除本底,反演飞行时间谱得到keV能区197Au中子俘获反应截面的实验数据.通过与ENDF评价数据库相关数据的比较,共振峰位置能够很好地吻合,从而验证了测量装置和测量技术的可靠性,为下一步高精度截面数据的获取奠定基础.