冷中子导管模拟和参数优化计算

根据冷中子源及后续中子导管的布局参数,采用蒙特卡罗方法模拟计算了冷中子导管C3出口处中子束均匀性、准直性及注量率等数据。优化表明:a)冷源与后续导管入口间距离应尽可能短;b)中子注量率及发散度均随导管超镜因子m值增大,m值由1.5增至3.0,其Y方向发散度增大24%,注量率提高61%;c)垂直于导管弯曲面方向的发散可以用高斯分布来描述,而导管偏转方向则呈条纹状发散;d)在m=1.5、冷源与堆内导管入口距离为2.29m情况下,束流垂直发散宽度为0.86°,中子注量率为2.44×107cm–2·s–1。

中国先进研究堆冷中子源核发热和冷中子增益研究

为准确计算和研究中国先进研究堆(CARR)冷中子源装置氢系统的核发热和冷中子增益,建立了一整套计算方法。对参考堆的验证计算证明了该方法的正确性和有效性。对影响CARR冷中子源核发热和冷中子增益的各种因素(如慢化剂、冷包材料、冷包形状等)进行了计算和优化选择。结果表明:在核发热量较小的条件下获得了较好的冷中子增益。

CARR冷中子源物理方案研究

冷中子源是中国先进研究堆(CARR)作为应用平台开展中子散射实验的重要系统。本文建立了可开展冷中子源装置氢系统物理方案研究的计算程序和方法。对影响核发热和冷中子增益的多种因素进行了计算和优化选择,确定了氢系统物理方案。分析结果表明:符合CARR冷中子源自身特点且在国际上具有创新意义的月牙形冷包结构,在核发热量较小的条件下获得了较好的冷中子增益。

超冷中子源的发展现状

介绍了超冷中子的获取方法及其中的关键技术,对固氘超冷中子源和超流氦超冷中子源的工作原理、结构和部分技术参数进行了阐述分析,并对我国超冷中子源的研究前景进行了展望。上述工作为我国未来超冷中子源的设计和建设提供了参考。

CARR堆冷中子瞬发伽玛活化分析系统及实验研究

利用中国先进研究堆(CARR)在国内首次开展了冷中子瞬发伽玛活化分析(CNPGAA)实验,采用定制加长的电制冷高纯锗(HPGe)探测器和先进的数字多道谱仪DSPEC~? -502进行测量,获得了NH_4Cl样品中元素冷中子瞬发伽玛谱和本底谱等数据,同时利用伽玛放射源^(152)Eu、^(137)Cs、^(60)Co以及NH_4Cl产生的瞬发伽玛射线对探测器在宽能区0.1~8MeV进行能量刻度。为降低环境辐射本底,HPGe探测器外围采用环形锗酸铋(BGO)康普顿谱仪,10cm铅以及含~6Li和^(10)B材料对中子束流准直屏蔽。此外,利用金片活化法测量了CARR堆运行功率为15 MW时有无冷源情况下冷中子导管B(CNGB)末端1m处的中子注量率,结果显示有冷源时中子注量率可提高一个量级。

冷中子源中氢系统的纵深防御设计

反应堆冷中子源装置的安全性包括核安全、辐射安全和氢安全,其中氢安全是最复杂的一方面。冷中子源氢系统一般采取纵深防御的安全设计方法,即通过多重屏障的技术措施尽可能杜绝氢和空气(氧气)直接接触的可能性。本文详细描述了一座建设中的反应堆冷中子源氢系统的纵深防御安全设计特点,这种安全设计可以确保冷中子源的氢安全性。

一个拟建的反应堆冷中子源

为促进中子散射技术在我国的进一步发展,将在一座研究堆上建立一套中子散射实验装置。作为该实验装置的重要组成部分——冷中子源主要包括氢回路系统和氦制冷系统,其中氢回路系统采用单相液氢慢化剂、垂直自然循环的技术模式,这种氢回路具有很好的工作性能和安全特性。氦制冷系统提供的低温氦气在换热器中将冷中子源的全部热载荷带走。本文介绍了反应堆冷中子源的基本原理与布局,详细说明了其主要技术参数。

中国先进研究堆冷中子导管的模拟研究

应用蒙特卡罗方法对中国先进研究堆(CARR)上的两条冷中子导管CNG1和CNG2的设计方案进行了模拟研究。在假定的冷中子源谱分布下,两条导管出口处的中子注量率均达到1×109cm-2·s-1以上。CNG1和CNG2的中子传输效率分别为50%和42%,中子束最大发散角分别为2 2°和1 9°。中子束沿水平方向的分布均匀,其最大起伏不超过3%。重力显著影响中子束沿垂直方向的分布。

研究堆冷中子源装置的研究现状

介绍了研究堆冷中子源(CNS)慢化中子的原理和研究现状,并对国外CNS装置的慢化剂、冷包材料及形状、冷却方式及主要组成系统的特性进行了比较和分析。

低温制冷技术在反应堆冷中子源系统中的应用研究

基于国外有关冷中子源方面的资料 ,分析了近几年来国外冷中子源技术的应用与发展概况 ,并从技术上对采用不同慢化剂材料、制冷循环模式及冷却方法的系统进行分析与比较 ,指出了不同系统各自的优缺点。根据实际经验 ,归纳出建设冷中子源系统需解决的关键技术和问题 ,为我国下一步冷中子源系统的建设提供参考。

CMRR冷中子源中子物理参数模拟计算

为给中子导管中子输运与屏蔽计算提供输入参数,建立冷中子源(Cold Neutron Source,CNS)模型,制作正氢与仲氢蒙特卡罗(Monte Carlo N particle transport code,MCNP)截面数据库,计算了慢化室内不同穿透深度的中子注量率变化趋势、冷中子(Cold Neutron,CN)孔道入口处中子角分布与冷中子增益、中子导管入口处中子角分布与中子注量率空间分布。结果显示,液氢慢化剂使中子束内冷中子有显著的增益,随着中子在CN孔道内的传输中子束的准直性大大提高,为下一步开展中子导管计算提供了重要参考数据。

中国先进研究堆(CARR)冷中子源装置设计

对中国在建的核功率为60 MW的中国先进研究堆中冷中子源系统的设计作了总体描述。该冷中子源采用液氢作为慢化剂,主要由两个分系统氢循环系统和氦制冷系统构成。氢循环系统中的冷包设计为带氦助冷通道的液氢层为月牙形的冷包。氢在连接冷包与氢氦换热器的单管内进行两相热虹吸循环。冷包材料和慢化剂氢的核发热通过氦制冷系统产生的冷氦带走,氦制冷系统采用带液氮预冷的逆布雷顿制冷循环。

中国反应堆冷中子源现状与展望

本文指出我国处于国防科学发展的关键时期 ,介绍了冷中子源系统在反应堆工程和物质科学研究中的特殊作用 ,分析了俄罗斯等国冷中子源系统的特点 ,提出了关于方案选择的一些考虑 ,介绍了我国反应堆冷中子源现状以及中国科学院在我国国防科学中的作用。

流体物性对冷中子源冷包截面含气率的影响模化研究

采用差压法测出了冷中子源模拟冷包中环形通道内不同层面的平均含气率,发现液相的表面张力与密度的比值是决定截面含气率的主要物性因素;此比值越大,含气率越低。氟利昂113的表面张力与密度的比值比液氢的相应值低,故可以选用氟利昂113作为模拟工质对中国先进研究堆冷中子源中气液两相氢循环的含气率进行模拟研究,且试验结果将偏于保守。

中国先进研究堆冷中子源两相虹吸氢系统的概念设计及可行性试验

提出了中国先进研究堆冷中子源氢系统的概念设计方案,并进行了可行性试验。针对概念设计中采用的两相虹吸氢回路系统,使用氟里昂113进行了1:1的模化试验研究,确定了中子慢化室含气率、热虹吸系统循环能力及各部件的初步结构形式和尺寸。还进行了气泡在不同液体中上升速度的试验研究,以决定密度、粘度及表面张力等物性对气泡上升速度、含气率、系统循环能力的影响,分析得到模化关系,以便将氟里昂模化试验的结果应用于中国先进研究堆(CARR)堆冷中子源氢系统的设计。

冷中子源中子学计算

冷中子源是将热中子慢化成冷中子的实验装置。以蒙特卡罗的三维输运计算程序为基础,使用基于微观中子核反应截面数据(ENDF-BV)库的连续点截面,将堆芯和冷中子源堆内结构结合在一起,建立起完整的蒙特卡罗程序(MCNP)计算模型,完成了冷中子源中子物理学计算。

研究堆冷中子源系统封闭热虹吸回路的自调节特性研究

冷中子源(CNS)系统封闭热虹吸回路满足某些确切的条件时,在热负荷波动条件下会表现出自调节的特性。本文以非平衡热力学为基础,通过对回路的理论处理,导出了理想的封闭热虹吸回路的动力学方程,并讨论了保持冷包内液面稳定的确切条件。

冷中子源低温真空冷箱应力场分析及结构设计

为了减小真空冷箱在低温工作状态下受到的大气压力、设备重力以及内部管道因降温收缩而产生的热应力的复合作用,运用ANSYS有限元分析软件模拟冷箱和管道的应力场及变形.结果表明:管道的热应力随管道直径、相对弯曲度的增大而增大;冷箱最大变形发生在上法兰中间区域,应力集中在冷箱壁与加强筋相交区域.根据计算的结果,针对性地提出了适当减小管道直径和相对弯曲度以及增设加强筋和加固壁的改进方案.改进后的计算结果表明,冷箱的最大变形值由9.7mm减小到1.3 mm,应力和变形分布趋于平缓,达到了优化设计的效果.本研究为冷中子源氦制冷系统的设计,提高系统工作的稳定性和可靠性提供了技术参考.

冷中子源逆布雷顿循环氦制冷机性能分析和优化

运用能量守恒和火用分析方法,对冷中子源氦制冷逆布雷顿循环过程进行热力分析和火用分析.找出了系统火用效率和各部件火用损失随着压缩机压比、膨胀机等熵效率、跑冷量、换热器冷热流体平均温差变化的规律,并提出减小循环跑冷量、换热器内冷热流体温差,以及提高压缩机压比、膨胀机等熵效率、物料分配均匀度以提高循环性能和系统火用效率的措施.基于换热器内部冷热流体温差分布对循环性能影响的分析,设计了膨胀机预冷循环方案,该方案的火用效率相对于基本循环提高了24%.

冷中子源氢热虹吸系统传热极限研究

提出了一个简便的计算方法,用以确定冷中子源氢热虹吸管的尺寸。计算结果表明:当热虹吸管的外管内径为54mm、内管内径为21mm时,传热极限为3kW。