浓度依赖的掺铕硅酸钇晶体的光学和自旋非均匀展宽

可移动量子存储器是实现长距离量子通信的一种可行方案,该方案需要量子存储介质拥有小时量级的存储寿命.同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体是实现这一应用的重要候选材料,但其较宽的非均匀展宽对其光存储效率和自旋存储寿命都构成了显著限制.本文自主生长了不同掺杂浓度的同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体,讨论了影响非均匀展宽的机制和未来进一步控制非均匀展宽的方法,为超长寿命可移动量子存储器的实现奠定了基础.

中子活化程序ABURN在核装置停堆剂量率计算中的应用研究

在核装置中,活化区产生的大量中子导致装置内的材料活化严重,停堆后装置周围的放射性水平依然较强,为装置的维修维护带来了困难。分析核装置中放射性核素的活度、衰变热、光子剂量等参数是屏蔽计算中不可或缺的工作,同时精确的活化计算和停堆后的光子剂量计算,对于核装置检修和人员辐射安全也有非常重要的意义。ABURN程序是由华北电力大学核设施源项研究组自主研发的中子活化计算程序,可以进行活化计算、衰变计算、不确定性和敏感性分析、核素径迹追踪和贡献统计,可以输出多种工况下的核素原子数量、质量、活度、衰变热、γ谱等关键参数。本文基于国际上主流的停堆剂量率计算方法——严格两步法(R2S),实现了自主化活化程序ABURN和蒙卡程序MCNP的耦合,开发了中子输运计算、材料活化计算和光子输运计算的自动耦合接口程序,进而得到核装置周围的停堆剂量率分布。本文利用ITER-T426实验装置模型进行基准验证,将ABURN程序计算结果与FISPACT程序计算结果以及实验测量结果进行了对此,结果一致性较好,表明了ABURN程序在核装置停堆剂量率计算中的可用性。

pH值对反应堆活化腐蚀产物源项影响研究

活化腐蚀产物是压水堆一回路重要的放射性源项,对于反应堆的屏蔽设计、人员防护和事故安全有重要影响。pH值作为压水堆冷却剂的关键参数,在材料腐蚀和腐蚀产物溶解、沉淀过程中扮演着重要角色。通过协调冷却剂中硼-锂浓度来调节pH值,可控制压水堆冷却剂中腐蚀产物溶解度和材料腐蚀速率等参数,从而达到控制活化腐蚀产物源项的目的。为从模拟的角度系统研究pH值对放射性源项的影响,本文计算了不同pH值条件下的腐蚀产物溶解度以及材料腐蚀速率,并将其代入自主研发的活化腐蚀产物源项分析程序CATE中,计算不同pH值条件下压水堆一回路各区域的放射性活度。结果表明:pH=5.6~7.4范围内,随着pH值的增大,腐蚀产物溶解度和材料腐蚀速率均持续减小;将pH值控制在7.2~7.4,对减少反应堆一回路活化腐蚀产物、降低堆内放射性活度的效果最佳。

基于直接求导方法的中子活化计算不确定性研究

在中子活化计算中,由于输入核数据存在一定的固有不确定性,这将对计算结果产生一定的影响。而计算结果的不确定度对核设施源项分析、辐射屏蔽设计发挥着重要的作用。首先研究了用于不确定性分析的直接求导方法和Gear算法,随后进行了活化系数矩阵以及敏感性系数矩阵的构造,最后利用Gear算法同步求解活化方程组和敏感性方程组,得到核素存量对于核数据的敏感性系数,并结合核数据的相对不确定度得出核素存量的相对不确定度。将本工作研发的方法集成到中子活化程序ABURN中,并选取典型例题进行了测试验证。结果表明:ABURN程序对于核素存量及其敏感性系数与相对不确定度的计算结果,与解析解和欧洲活化程序FISPACT数值解的计算偏差很小,绝大部分偏差不超过0.2%,最大偏差不超过1%,说明此方法和程序具备了高精度分析核素存量的敏感性和不确定性的能力,能够为核设施辐射防护以及源项分析工作提供工具和数据支持。

反冲释放对反应堆活化腐蚀产物源项的影响研究

中子与靶核碰撞时引起的靶核反冲释放,对于反应堆活化腐蚀产物源项分析有非常重要的影响。对于使用水冷方式的反应堆,在辐照区反冲释放可使活化腐蚀产物离开壁面进入到冷却剂中,并随冷却剂迁移到非辐照区,使非辐照区的设备也带有放射性。本文研究了反冲释放在反应堆内的作用方式,建立了反冲释放的计算模型和程序模块,并集成到活化腐蚀产物源项分析程序CATE中,利用改进后的CATE程序,计算分析了堆芯与蒸汽发生器中主要的活化腐蚀产物核素^(58)Co与^(60)Co在考虑反冲释放前后的数值,明确了反冲释放效应的影响程度。计算结果表明:考虑反冲释放前后堆芯处^(58)Co与^(60)Co活度的比值有所下降,而在蒸汽发生器中的比值则有所上升;反冲释放的总作用概率与腐蚀产物层厚度相关,会随着反应堆的运行而逐渐降低,反应堆运行初期作用概率的数量级在10^(-1),对活化腐蚀产物的迁移有显著影响,100 d后作用概率的数量级下降到10^(-3),对活化腐蚀产物源项的影响较小。

活化计算中核素径迹追踪贡献统计

核素径迹贡献研究对于反应堆物理和源项分析十分重要,有助于了解在实际工程应用中核素的转化途径及各路径的贡献百分比以辨识重要核素或核反应。通常而言,材料受中子辐照后,会导致核素的活化,因此核素径迹贡献统计研究与活化计算密切相关。线性子链方法可以将复杂的反应网络拆解成独立的线性链进行解析计算,在计算核素存量的同时可以选择对反应链进行保留,因此在本文中选用线性子链方法研究活化计算中核素径迹贡献统计问题。首先,采用回溯法搜索线性子链,随后对指定核素进行径迹追踪并给出每条产生该核素路径的贡献百分比,最后在自主化活化程序ABURN的框架内开发了核素径迹贡献统计计算模块,并对一系列基准题进行了测试验证。将ABURN的核素径迹贡献统计计算结果与欧洲活化程序FISPACT的计算结果进行比较,对于核素产生的路径,两者完全一致,对于各路径的贡献百分比,两者也基本一致。两者符合较好,说明了所使用的径迹贡献统计研究方法和程序的准确性,程序已具备径迹追踪与贡献统计功能。