Rossi-α方法测量CFBR-Ⅱ堆瞬发中子衰减常数

瞬发中子衰减常数α是核系统的重要特征参数。简要介绍了点堆模型的α本征值定义以及Rossi-α方法原理,并利用研制的Rossi-α测量系统在CFBR-Ⅱ堆上开展了多个状态的α实验测量,获得了系列的次临界α实验数据以及缓发临界时的瞬发中子衰减常数αc,为相关实验提供了基准数据。

数字式Rossi-α测量系统

介绍了用于测量反应堆瞬发中子衰减常数的Rossi-α测量方法。我们引入计算机和编程技术设计了数字式Rossi-α测量系统,并对其组成结构、数据采集以及处理方法作了详细说明。

次临界实验装置动态参数的Rossi-α测量方法研究

介绍反应堆物理实验微观噪声分析中的Rossi-α方法,并将其应用于次临界装置的动态参数α本征值的测量研究。在极低中子通量密度状态下对清华大学反应堆物理实验室次临界装置的α本征值进行测量,同时采用外推方法得到了临界时的本征值αc;采用蒙特卡罗程序(MCNP)和三维蒙卡瞬态程序(TMCC)对该装置的α本征值进行了相应的理论计算。将实验测量和理论计算进行相互校验,两者结果符合很好。

基于虚拟仪器技术的池式热堆Rossi-α测量装置设计

设计了一套基于虚拟仪器技术的池式热堆Rossi-α测量装置,该测量装置以PXI-6602高速同步计数卡为硬件测试平台,利用Labview8.5程序开发出了测量装置所需的数据采集和数据处理分析程序。此外,先用Fluke-282任意波形发生器产生一路频率和幅值分别为200 Hz和5 V的方波信号,再用已开发好的Labview应用程序对这路信号进行了脉冲计数统计涨落仿真测试,试验结果表明,所设计的测量装置达到了测量使用要求。

数字式Rossi-α法中子信号在线测量系统设计

设计了一套基于FPGA的数字Rossi-α中子信号在线测量系统.该系统包含两个测量通道,对测量信号实现Rossi-α在线分析,分析道宽为100 ns~10μs,分析道数为128道,每道存储深度为2^(16),用噪声信号和裂变中子的衰减信号对原理样机进行了测试验证,结果与理论预期和参考系统的测量结果一致.

Rossi-α测量方法的蒙特卡罗直接模拟

本文基于Geant4toolkit开发了用于Rossi-α测量方法模拟的蒙特卡罗直接模拟程序,模拟计算了橡树岭实验室基准装置6个不同几何尺寸浓缩铀圆柱系统的瞬发中子衰减常数α,同时采用脉冲中子源方法模拟计算了α,二者结果一致。蒙特卡罗直接模拟计算结果与实验结果存在偏差,空隙是产生偏差的最主要原因,随着次临界度的加深,空隙的影响减小,计算和实际测量的α的相对偏差从19%变为0.19%。

用Rossi-α法测量快临界装置瞬发中子衰减常数α

阐述了用 Rossi-α法测量瞬发中子衰减常数α的基本原理、测试方法及条件。用 BF3计数管作为探测器 ,采用时间延迟符合的测量方法 ,测量得出了实验室快临界装置在缓发临界时的瞬发中子衰减常数 αc,其值为 0 .835( 1± 0 .5% ) μs-1,并在次缓发临界以下 0～ 1＄次临界度范围内测得多个点的 α值 ,通过外推再次得到 αc,二者在误差范围内一致。最后给出 :αc=0 .835± 0 .0 0 4

瞬发中子衰减常数测量模拟程序

为研究瞬发中子衰变常数α的实验方法和改进相关测量技术,在中子输运程序的基础上,开发了α测量的模拟程序。可以模拟中子输运和α测量的全过程,利用该程序对球形金属装置的测量全过程进行了模拟,模拟结果均与设定的值一致。该程序实现了Rossi-α法的A/C值的计算和Feynman法测量过程模拟,从而弥补了普通中子输运程序的不足。

脉冲时间序列采集分析器的研制与验证

介绍了脉冲时间序列采集器(TSA)的研制及实验验证。该仪器采用FPGA和DSP技术实现了三通道并行、最高定时精度5ns、最高计数容量109的脉冲序列采集存储。根据Rossi-α原理编制软件算法实现了在线和离线测量。该仪器应用于核装置瞬发中子衰减常数测量的实验验证,测量结果与Rossi-α测量结果一致。

金属铀钚核系统的瞬发中子衰减常数测量

采用Rossi-a方法开展了金属铀钚核系统在缓发临界和次临界状态下的瞬发中子衰减常数测量,获得了系统在缓发临界时的瞬发中子衰减常数αc。分析了衰减常数a与反应性的关系,并将其与次临界计数率倒数外推和次临界反应性外推的结果作了分析比较。结果表明,在缓发临界下直接测量的数据为0.835±0.005/μs,数据误差是Rossi-a和外推方法的1/6左右。

飞行时间效应对含氢系统瞬发中子衰减常数测量的影响

为实验获取含氢介质核系统的瞬发中子衰减常数,对中子飞行时间效应的影响进行了数值计算,并设计实验来验证分析结论。结果表明,当中子的飞行时间效应显著时,测量结果的准确性将受到影响;对热中子灵敏的6Li玻璃探测器,通过减小探测距离和屏蔽低能中子可降低中子飞行时间效应的影响。

多重性探测器中子衰减时间的标定

采用Rossi-α方法直接测量了多重性探测器中子衰减时间,并采用几个不同强度的锎源和不同质量的钚部件进行了Rossi-α验证测量,准确获得了某个多重性探测器的中子衰减时间。Rossi-α直接测量相比改变符合时间宽度间接标定的传统方法更直接可靠,且可在钚部件无损测量中作为辅助监测手段。

高浓铀金属临界装置缓发中子有效份额测量

缓发中子有效份额βeff是反应堆动态特性的重要参数,也是相对反应性与绝对反应性之间的转换桥梁,对于以反应性作为宏观参数的检验工作具有重要意义。测量采用基于Rossi-α方法的Nelson数法开展了快临界装置βeff的实验研究。通过采用铅屏蔽、更薄的6Li玻璃闪烁体、脉冲幅度甄别三种措施,降低了γ射线对测量的影响。实验中测量了反应堆从-60￠到缓发临界之间的7个状态,最终测量得到βeff值为0.006 66,不确定度为7.88%;与理论计算数值偏差为2.15%。测量结果与理论值符合良好,表明了测量方法的有效性。

缓发中子有效份额的测量及计算方法

缓发中子有效份额βeff是反应堆重要的动态参数,研究仅基于实验数据的βeff测量方法很有意义。首先,采用多路定标器(multi channel system,MCS)时间多道卡搭建数据采集平台,在清华大学工程物理系反应堆物理实验室的次临界装置上展开微观中子噪声的实验工作,利用双区Rossi-α方法分析实验测量的结果,以数值拟合的方式得到βeff的数值;同时研究基于Monte Carlo方法的中子-光子输运程序(Monte Carlo N-particle transport code,MCNP)软件在βeff计算方面的应用,计算次临界装置的相关动态参数。实验测量结果与计算结果符合良好,确认了实验方法的有效性。