散裂中子靶能量沉积研究

利用SHIELD程序研究了中高能质子入射在长 0 6m、直径 0 2m的圆柱形铅靶上的每个入射质子产生的能量沉积。同时计算了靶材料分别为Be、C、Al、Cu、Pb和贫化铀的每个入射质子产生的能量沉积沿轴向分布。计算结果与实验数据符合很好。分别对束流为 10mA、能量为1 5GeV质子点入射。

与散裂中子靶物理相关的理论计算程序探讨 II厚靶计算

散裂中子靶是加速器驱动洁净核能系统的一个重要环节.相关的理论计算程序和蒙特 卡罗方法是研究该系统的散裂靶物理的一个重要手段.对相关程序进行了比对和介绍,并对SHIELD程序系统在中国的发展和在散裂靶物理上的应用作了介绍.

与散裂中子靶物理相关的理论计算程序探讨 I薄靶计算

利用中能强流质子加速器形成的散裂中子源作为外加中子源驱动次临界反应堆的洁净核能系统是目前国际上的一个研究热点 .散裂中子源是这个系统的一个重要部分 ,也是一个急需解决的重点 .

用LAHET和MCNP程序研究散裂中子靶的中子学性能

利用LAHET和MCNP程序对ADS散裂中子靶进行模拟计算。因靶的基本物理性质随束流和靶形状的变化而改变,所以首先评估了源强和靶的几何形状对靶性质的可能影响,然后计算长1.2m、直径为0.6m的圆柱形液态铅靶在1GeV质子轰击下,靶内中子的产生和泄漏及能量的沉积等。与文献数据、实验数据进行了比较,符合良好。计算结果还表明:源强和几何的选择对中子产生和泄漏可产生较大影响;用液态铅作散裂靶时,中子产额和泄漏额较高,且泄漏能谱在可利用范围内,但能量沉积在靶中的分布极不均匀,这可能给传热带来问题。

中国散裂中子源二期靶站关键部件辐照损伤模拟计算

中国散裂中子源一期工程于2018年通过国家验收,当前束流功率已经达到140 kW.为进一步提高靶站慢化器输出中子强度,已经提出中国散裂中子源二期500 kW功率升级计划.靶站关键部件长期受到高通量、高能量的粒子辐照,会产生较强的辐照损伤,影响着这些部件的使用寿命.本文首先使用PHITS3.33程序计算了钨、SS316不锈钢、6061铝合金3种材料的质子和中子原子离位截面以及氢、氦的产生截面,并分析了NRT(Norgett-Robinson-Torrens)模型和热平衡前原子复位修正(athermal recombination corrected,ARC)模型对材料离位损伤的影响.在此基础上结合中国散裂中子源二期靶站基线模型计算了靶站关键部件在500 kW的束流功率下运行5000 h产生的原子离位次数(displacement per atom,DPA)以及氢、氦的产额.计算结果表明,钨靶受辐照后产生的NRT-dpa,ARC-dpa,H和He产额最大值分别为8.01 dpa/y(1 y=2500 MW·h),2.39 dpa/y,5110 appm/y(atom parts per million,appm,每百万原子中产生该原子的个数)和884 appm/y.同样也计算了靶容器、慢化器反射体容器和质子束窗的辐照损伤值,根据这些部件的辐照损伤值预估了各自的使用寿命.这些结果对分析中国散裂中子源二期靶站关键部件的辐照损伤情况,构建合理的维护方案有着十分重要的意义.

加速器驱动洁净核能系统散裂靶辐射损伤研究Ⅰ.原子位移

考虑了不同入射能量的质子和中子轰击W、Pb靶 ,利用SHIELD程序系统 ,研究了我国未来可能使用的靶体的辐射损伤截面、原子位移截面和原子位移率 ,并同Wechsler的研究结果进行了比较。同时 ,对 1 6GeV的质子沿中心轴线入射长 60cm、直径 2 0cm厚铅靶在不同部位引起的辐射损伤进行了研究 ,得到合理的结果。

用DCE/CEM和LAHET软件计算ADS标准散裂靶的比较

利用蒙卡程序DCM/CEM和LAHET对加速器驱动的次临界系统ADS标准散裂中子靶进行了计算。长为0.6m、直径为0.2m的圆柱形Pb靶在0.15—1.6GeV的高能质子轰击的情况下,利用两软件对质子在靶208内的能量沉积、Pb靶发生散裂反应产生的中子及靶内和表面的中子注量、中子能谱分布等进行了比较计算。结果表明:两者模拟结果在中能区(0.8—1.0GeV)符合很好,但在质子能量较高或较低时,两者略有差别。

ADS系统中子散裂靶的传热分析

在加速器驱动的次临界核能系统 (简称ADS)的研究中 ,中子散裂靶的散热是一个重要的课题。本文阐述了散裂靶的选择 ,并利用LAHET程序模拟高能质子引起靶核散裂的过程 ,计算靶中的能量沉积 ,以及利用PHOENICS程序 ,在不同的功率状态对固体靶区进行散热分析。结果表明 ,在靶区功率较高的情况下 ,固体靶的传热效果差。因此 ,使用液体靶 。

加速器驱动系统的靶物理计算分析

通过分析ADS对靶的要求,选LBE(铅铋共熔体)作为ADS靶材料,采用MCNPX程序计算和分析不同半径的质子束流入射不同半径和高度的靶时中子产生数、靶的中子泄漏能谱、靶不同位置的泄漏中子数以及整个靶的泄漏中子总数。选定靶参数,然后通过SSW卡和SSR卡连接MCNPX和MCNP程序,模拟计算1个质子与靶反应直到被燃料利用的整个过程,并提出质子效率的概念,采用欧洲MUSE-4燃料,对靶在堆芯中的位置和靶在堆芯中的半径大小对质子效率的影响进行了计算研究,给出了最大化质子效率时靶在堆芯中的位置和靶半径大小的方案。