基于MCNP程序的入堆样品价值计算

本工作采用MCNP程序对样品在西安脉冲堆跑兔辐照系统内辐照进行了物理描述和临界计算,并采用MCNP 4C程序自带的微扰卡对样品引入的反应性进行了计算。计算结果体现出微扰卡计算微小扰动的特点,避免了常规算法中系统k计算偏差对计算结果的影响,计算结果更可信。

硼中子俘获治疗人头开颅模型内宏观吸收剂量分布

应用MCNP 4B程序模拟计算了硼中子俘获治疗(BNCT)人体头颅等效模型开颅时的宏观吸收剂量分布。采用含有肿瘤体的双椭球结构的等效模型,模拟了深部肿瘤、浅部肿瘤和表层肿瘤3个算例,计算了正常组织及肿瘤体内的宏观吸收剂量分布。计算结果表明,照射后部分网格的吸收剂量低于治疗标准18 Gy,但在同一网格中,肿瘤越靠近表层,吸收剂量越大,治疗效果越好。

医院中子照射器Ⅰ型堆热中子束流孔道等效平面源的模拟计算

采用蒙特卡罗程序MCNP模拟计算了医院中子照射器Ⅰ型堆(IHNI-1)热中子束流孔道出口处的等效平面源。对B堆芯进行了临界搜索计算,模拟计算了热中子束流孔道及出口处中子、γ的束流参数,应用等效平面源模型建立了BNCT等效中子、γ平面源。为人体头颅等效模型剂量分布的快速计算提供了较为可靠的平面源。

热堆制备低放射性233U的钍铀转换方法

233 U比235 U具有更好的燃料特性,是具有潜在重要应用价值的核燃料,但直接使用钍铀或钍钚混合燃料在堆中辐照得到的233 U,含有大量的232 U及234 U,放射性较强,难以像235 U一样作为常规核燃料使用。基于低放射性233 U的制备需求,本文分析了232 Th-233 U转化中U同位素杂质232 U及234 U的产生途径,采用可有效减少232 U生成的热堆辐照思路,研究了热堆制备低放射性233 U的辐照工艺。利用MCNP程序对232 Th样品在西安脉冲堆堆内辐照过程进行建模,分析了辐照时间、冷却时间、多个“辐照-冷却”周期法辐照及中间产物230 Th对辐照产物的影响,给出了西安脉冲堆制备低放射性233 U辐照工艺。研究结果表明,本文制备的低放射性233 U产品中233 U的质量分数为10^-5量级,232 U、234 U与233 U的质量比分别小于10^-6和10^-3,符合低放射性233 U指标要求。

中草药的不同提取方法与强化传质机理研究

介绍了以中草药甘草、槐花、灵芝为基质物料、蒸馏水作提取剂 ,分别用索氏、回流与微波方法进行的提取目标成分为甘草酸、芦丁、灵芝多糖的动力学特性对比实验 。

放射源辐射场蒙特卡罗模拟计算

选取Pu-238为放射源,采用简化的级联衰变链对其进行源项分析,得到放射源各衰变子体原子数及放射性活度的变化曲线,在此基础上,采用MCNP程序,对放射源进行了精确建模,对放射源辐射场及其有效屏蔽问题进行了模拟计算,得到放射源周围中子、γ能谱及辐射场分布,辐射场计算值与参考实验剂量吻合较好,屏蔽体的采用可有效降低放射源的辐射剂量,其中,γ剂量降低为裸源的0.1%左右,中子剂量降低为裸源的13%～17%。

子通道程序PRTHA在西安脉冲堆上的应用

针对西安脉冲堆(XAPR)的堆芯特点和运行工况,结合子通道模型,研制了适用于西安脉冲堆的堆芯热工分析程序PRTHA。计算了西安脉冲堆堆芯热工参数,并进行了堆芯温度场测量实验。将计算结果与实验数据进行比较,表明PRTHA程序具有较好的计算精度,可以用于西安脉冲堆的热工水力分析。

西安脉冲堆大破口失水事故分析

分析了西安脉冲堆大破口失水事故的特点,建立了适用的数学模型,编制了计算程序。结果表明:在大破口失水事故下,部分燃料芯体最高温度将超过设计限值,但不会发生燃料元件熔毁事故。

NaI(Tl)就地探测器测量海水中^(137)Cs与^(131)I的蒙特卡罗模拟研究

利用蒙特卡罗模拟程序MCNP研究了NaI(Tl)探测器对海水中137Cs、131I的比计数率响应情况;计算了NaI(Tl)探测器对不同半径海水球体源中137 Cs与131I的比计数率响应曲线;分析了探测器防水套筒、NaI(Tl)晶体尺寸与结构、射线能量等因素对比计数率响应的影响;拟合了3R3型、5R5型NaI(Tl)探测器最大比计数率ymax及有效探测距离D。防水套筒模型与裸晶体简化模型的计算结果对比表明,裸晶体模型会给计算带来明显的偏差,应在模型设计时,考虑探测器结构,构建更精确的模型。

核燃料中添加锕系元素对反应堆的影响

文章的主要目的是研究核燃料中添加MA后对不同堆型的影响以及各种堆型嬗变MA的可行性。本文采用MCNP4C程序进行模拟,结果显示核燃料中添加MA后对不同的堆型产生不同程度的影响,相对于快堆而言,热堆的反应性、中子通量以及中子能谱受MA的影响很大。研究表明快堆和高通量热中子堆在嬗变MA核素方面具有很高的研究价值。

脉冲堆余热导出安全性实验研究

实验研究了脉冲堆余热导出的安全性,给出了停堆后燃料芯体温度和堆水池散热能力随时间变化的实验数据及其分析方法和结果。实验及其分析结果表明,脉冲反应堆余热导出是安全的。

WIMS/CITATION在IHNI-1堆芯物理计算中的应用

建立了利用WIMS+CITATION计算医院中子照射器Ⅰ型堆堆芯中子学参数的模型,计算了堆芯的功率分布、顶铍反应性价值、控制棒价值、温度系数、堆芯燃耗等中子学参数,计算结果与文献数据一致,表明文章所建立的计算模型可用于医院中子照射器I型堆堆芯的物理计算。

核截面不确定度对西安脉冲堆keff计算结果的影响分析

为了定量研究核数据的不确定度对西安脉冲堆k_(eff)计算结果的影响,利用国际上常用的敏感性和不确定度分析软件TSUNAMI-3D-K6及不同核数据库中的核截面数据,分析计算了西安脉冲堆两种堆芯布置下的k_(eff)及其不确定度。结果表明:核截面数据的不确定度会导致k_(eff)的不确定度在0.5%左右,核素235 U的裂变中子产额对k_(eff)不确定度的贡献最大,西安脉冲堆不同堆型下,由共振自屏计算得到的隐式敏感性系数差异较小,不同堆芯布置下计算得到的k_(eff)不确定度差异不大。

医院中子照射器Ⅰ型堆超热中子束流孔道的优化设计

采用蒙特卡罗程序(Monte Carlo neutron and photo transport code,MCNP)对医院中子照射器Ⅰ型堆(IHNI-1)超热中子束流孔道的慢化层、反射层进行了优化设计。首先对FLUENTAL、Al等材料组成的6种慢化体方案进行了分析比较,给出了孔道出口处超热中子通量密度较大的两种设计方案;基于此两种慢化体设计方案,在保持束流孔道外框尺寸不变情况下,对慢化体周围的反射层进行了分析比较,给出了反射层的推荐方案;基于慢化体和反射层优化方案,最后给出了超热中子束流孔道出口处束流参数的空间分布。

基于医院中子照射器Ⅰ型堆的MCNP中子截面库研制

利用NJOY程序制作了用于医院中子照射器Ⅰ型堆(in-hospital neutron irradiator mark 1 reactor,IHNI-1)物理计算的MCNP中子截面库。着重考虑了反应堆运行温度范围内的温度点,制作了多温度点ACE(a compact ENDF)格式中子截面数据库。利用MCNP/4B自带库验证了自制库的正确性,利用ICSBEP(International Criticality Safety Benchmark Evalution Project,国际临界安全基准评价工程手册)基准题对结果进行了验证和反应性温度系数计算,分析了不同参数的影响作用。结果表明,所制作的截面库是正确的,能够用于IHNI-1反应堆物理设计计算。

西安脉冲堆燃耗对中子代时间的影响研究

本文研究了计算反应堆中子代时间(Λ)的瞬发中子通量密度衰减法,基于反应堆仅释放瞬发中子的假设条件,研究了瞬发中子动力学方程,将Λ的计算转变为α本征值的计算问题,采用MCNP程序模拟瞬发中子通量密度的衰减特性以拟合出α值。该方法避免了抽样计算中子价值函数的复杂问题,实现相对容易。并根据西安脉冲堆(XAPR)堆芯三维燃耗分布拟合出不同燃耗深度下瞬发中子通量密度衰减系数α,计算出堆芯中子代时间。结果表明:随着XAPR堆芯燃耗的加深,中子代时间呈增大趋势,从新堆芯到第一循环末(120EFPD),Λ增大幅度为8.93%。

热管式空间快堆精细化燃耗计算分析

裂变气体产物的积累会造成燃料元件失效,本文主要利用蒙特卡罗燃耗计算程序RMC对热管式空间快堆UN燃料精细化燃耗和放射性核素的产生进行了计算,研究了空间堆的精细燃耗分布以及UN燃料中裂变气体(主要是Xe和Kr)的积累随运行时间的变化规律。结果表明:百千瓦热管式锂冷空间堆过剩反应性满足7年不换料要求,寿期末的燃料与包壳之间的压强不足以造成燃料元件的破损,整个寿期空间堆燃料处于安全可靠的状态。

氢化锂慢化剂正温度效应分析

为了深入剖析氢化锂慢化剂正温度效应产生的原因,基于空间核热推进(space nuclear thermal propulsion,SNTP)粒子球床堆(particle bed reactor,PBR)的物理模型,使用MCNP程序,从中子热化效应、氢化锂热膨胀效应和极限情况下氢化锂热离解效应3个方面进行慢化剂正温度效应分析。研究表明,在低能区,靶核的热运动、原子之间的化学键及不同中子波之间的干涉效应不能忽略,且随着温度的升高,靶核的激发态更易被激发,此时非弹性散射更易发生、中子更易获得能量,能谱硬化;氢化锂慢化剂正温度效应对PBR堆芯反应性的影响因素中,中子热化效应占主导地位,引入的反应性达到2 000pcm,氢化锂热膨胀效应和热离解效应影响较小,引入的反应性分别约为-130pcm和200pcm。

甘草酸的提取动力学特性与强化传质机理

本文选用中草药甘草为基质物料,目标成分为甘草酸,蒸馏水作提取剂,分别用索氏、回流与微波三种方法进行了提取动力学特性对比实验,探讨了中草药有效成分提取的强化传质机理。结果表明:微波提取的阻力小,提取率高,而且时间短,温度低,因此目标成分的纯度高、品质好;微波技术用于中草药生理活性成分与特殊功能成分的提取有其独特的优越性。

西安脉冲反应堆调节棒微分价值理论计算及实验研究

利用MCNP程序计算了不同燃耗下脉冲堆调节棒的微分价值，并采用周期法实验测量了调节棒的微分价值，对比了在不同燃耗下脉冲堆调节棒的微分价值实验值和理论计算值。结果表明：随着脉冲堆燃耗的加深，调节棒在高度200mm以下微分价值变化不明显，在高度200.390mm时，燃耗越深，微分价值越大，理论值与实验值符合很好。