取消次级中子源对压水堆氚源项的影响分析

在压水堆正常运行期间,氚贡献了压水堆液相流出物总活度的95%以上,是反应堆设计和运行中的关键放射性核素之一。通过对美国在运的8台堆芯设计非常相似的机组2000至2019年期间氚排放数据进行较为深度的数据清洗和分析研究,得出采用不锈钢包壳的Sb-Be次级中子源的氚释放是压水堆机组氚源项的重要来源之一,统计机组中次级中子源产氚贡献平均为7.5 TBq·a−1,结合理论计算,符合当前包壳材料发展和运行管理水平下的渗透比例10%~20%。取消次级中子源约可以降低20%的因氚排放造成的公众剂量,还可以降低氚源项对厂址规划机组数量的制约。此外,研究还发现,氚排放量的显著波动受到液态集中排放的显著影响,特别是在美国压水堆大修之前或期间,这将有助于优化未来机组放射性排放管理。

8.17MeV中子与天然铁作用的次级中子双微分截面测量

测量了8.17 MeV中子与天然铁作用的次级中子双微分截面,测量角度为30°~150°,共11个角度,采用n-p散射作为标准截面进行归一。测量数据用Monte-Carlo方法进行了模拟,以进行中子注量衰减、多次散射和有限几何修正。将测量结果与评价数据及其它测量数据进行了比较与分析。实验测量结果对数据评价、理论模型检验及实际应用等具有重要的意义。

10MeV中子引起的^(238)U、^(209)Bi和Fe的次级中子双微分截面测量

８～１３ ＭｅＶ 中子能区次级中子双微分截面的测量数据至今很少。联合使用中国原子能科学研究院建成的常规多探测器快中子飞行时间谱仪和相继创建的非常规快中子飞行时间谱仪进行了１０ ＭｅＶ中子对２３８Ｕ、２０９Ｂｉ和Ｆｅ 的次级中子双微分截面的测量，并将测量结果和理论计算结果进行了比较。

用测量次级中子飞行时间方法检测隐蔽爆炸物和毒品的方案及实验

介绍了一个用测量次级中子飞行时间（ＳＮＴｏＦ）方法检测隐蔽爆炸物和毒品的方案，它包括检测原理、理论估算和装置的物理设计，并进行了初步的实验检验，获得了与理论估算基本一致的结果。

10MeV中子引起的^（238）U，^（209）Bi，Fe和~9Be的次级中子

１０ＭｅＶ中子引起的￣（２３８）Ｕ，￣（２０９）Ｂｉ，Ｆｅ和￣９Ｂｅ的次级中子双微分截面测量祁步嘉，唐洪庆，周祖英，周陈维，沈冠仁，柯尊建，孙振强，夏海鸿（中国原子能科学研究院核物理所，北京２７５－４６信箱，１０２４１３）次级中子双微分截面是核工程设...

利用次级中子诊断燃料面密度

介绍了一种用于测量在低中子产额下的压缩燃料面密度诊断方法,并且这种方法在实验中得到了实现。它是利用塑料闪烁体探测器对辐射驱动充纯D的内爆靶所产生的初级中子和次级中子进行测量,在中子产额较低的情况下,实现了利用次级中子和初级中子的产额比值法来诊断燃料面密度〈ρR〉,并获得了实验数据。这个工作对我们以后开展燃料面密度的诊断奠定了基础。

ENDF-VI库次级中子数据的能量守恒问题

在评价核数据库ENDF VI版的出射粒子能量分布数据(即文档5)中,一些核素在阈能附近的次级中子能量分布大多采用简单的近似方法描述,例如三角形分布或矩形分布.这些简单的近似描述,将导致产生散射矩阵的"双峰"现象,或使平均次级中子能量过大而产生负KERMA(ki neticenergyreleaseinmaterials)因子.针对这两个现象,通过细致的分析,讨论了这些现象的产生原因,并试对相关数据做一定的修正,以改善次级中子分布的能量守恒问题.

月球表面次级中子辐射环境仿真研究

由于缺少磁场和大气,宇宙线高能粒子轰击月壤可以形成月球特有的强中子辐射环境,并对航天员和电子设备造成潜在威胁。文章采用蒙特卡罗方法仿真研究宇宙线高能粒子辐射与月壤成分核反应产生的次级中子能谱特征,给出不同太阳活动、不同月壤深度下月球中子能谱特征和空间分布特征。仿真结果表明,宇宙线高能粒子导致的次级中子随着月壤深度的增加先增大后减小,大约在1 m深度达到最大值,深度越深银河宇宙线诱发的中子贡献越大。相关结果可为我国后续载人月球探测任务的辐射防护设计提供参考。

厚闪烁体内次级中子对快中子图像质量的影响研究

利用编制的快中子照相数值模拟程序(FNRSC)模拟计算了入射中子能量为14MeV时,厚度5—300mm闪烁体内次级中子对快中子图像质量的影响,结果表明闪烁体厚度d<50mm时,次级中子对图像的影响强烈依赖于闪烁体厚度,而当d>50mm时,次级中子对图像的影响趋于饱和.将文献中利用蒙特卡罗中子-光子输运程序(MCNP)计算的次级中子对图像影响和文中计算结果进行了对比,给出了二者存在差异的主要原因:次级中子分布对入射中子空间分布的强烈依赖性;能量沉积和荧光输出这两种计算方法对快中子图像的贡献形式差异.计算了入射中子能量不同时,次级中子对图像对比度的影响变化,结果表明入射中子与碳核反应截面有较大值时,图像对比度降低.

D-T中子与平板型聚乙烯材料作用的次级中子角度谱实验研究

基于反冲质子法建立了一种测量D-T中子与平板型宏观样品作用的次级中子角度谱的实验方法.为保证探测器的能量线性并在较低的中子有效测量下阈(0.5MeV)情况下获得好的中子-伽马射线甄别性能,采用高、低能段分别测量的方法.采用事件记录法,同时记录了次级中子和伴随伽马射线的脉冲形状甄别和脉冲幅度二维信息,利用基于ROOT数据分析平台编写的离线数据分析程序,完成了伴随伽马射线的挑选和扣除,以及高、低两能段反冲质子谱的拼接,并成功的将神经网络技术应用于中子能谱的解谱,获得了D-T中子与9和18cm厚平板型聚乙烯材料作用的0.5—15MeV的次级中子角度谱实验结果.实验模型的MC模拟由MCNP5完成,数据库采用ENDF-VI,实验结果和MC计算结果在实验不确定度范围内一致.

中子与~9Be和^(6,7)Li反应的次级中子发射谱实验研究(英文)

测量了8．17MeV与10．27MeV中子与9Be和6,7Li作用的次级中子双微分截面．对于10．27MeV,为了消除从D(d,np)破裂反应来的源破裂中子对双微分截面测量结果的影响,采用了常规多探测器快中子飞行时间谱仪和非常规多探测器快中子飞行时间谱仪相结合的办法．用Monte-Carlo方法对实验测量得到的飞行时间谱进行了详细的模拟,通过测量谱与模拟谱的比较,得到了实验测量的次级中子双微分截面．实验测量结果以n-p(常规谱仪)和n-C(非常规谱仪)弹性散射微分截面作为归一．测量结果与评价数据以及其他测量数据进行了比较．用一个基于Hauser-Feshbach和激子模型的轻核核反应理论模型对6,7Li的次级中子双微分截面进行了计算,理论计算结果与实验结果符合得较好．

一种测量次级中子能谱的新方法

采用双飞行时间法创建了一台非常规快中子飞行时间谱仪 ,排除了用D(d ,n) 3 He中子源测量 8— 13MeV能区次级中子双微分截面时源中破裂中子群对次级中子能谱测量的干扰 .结合常规快中子飞行时间谱仪的测量 ,实现了用D(d ,n) 3 He中子源开展 8— 13MeV中子能区次级中子双微分截面的测量 .

中能质子单粒子效应试验束流分布及次级中子模拟

基于中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器,国内建成了用于微电子器件辐射效应研究的中能质子辐照试验装置。质子从加速器产生到入射器件样品期间,不可避免地会与束流传输线上的设备发生碰撞并产生大量次级中子,同时也使得质子束流参数发生改变。在开展微电子器件质子单粒子效应实验研究中,质子束流品质会直接影响单粒子效应截面测量的有效性和准确性。为评价质子束流品质,对中能质子辐照试验装置中质子束流传输线进行几何建模,并采用蒙特卡罗方法进行仿真模拟。选取质子入射能量100 MeV,通过降能片实现质子30~90 MeV能量调节,并将结果归一到单个质子入射情况,模拟得到样品辐照平面上质子的能量和注量分布、次级中子的能量和注量分布,以及中子质子比。模拟结果表明:次级中子对质子单粒子效应实验截面的影响很小,可以忽略。质子束的注量率范围、分布均匀性等参数均能够满足质子单粒子效应实验要求,表明该试验装置适合用于开展质子单粒子实验研究。

高能重离子加速器次级中子屏蔽的理论估算

用Ｒ．Ｍａｄｅｙ等人提出的由核反应参数计算屏蔽的方法，计算了入射离子单核能为０．６、１．２ＧｅＶ￣（１２）Ｃ束轰击厚Ｃｕ靶的次级中子屏蔽．当入射离子束流为１×１０１３ｉｏｎｓ／ｓ时，其前向和侧向混凝土屏蔽厚度分别为９．８、４．８ｍ（对０．６ＧｅＶ）和１１．５、６．９ｍ（对１．２ＧｅＶ）．

8.19MeV中子与~9Be作用的次级中子双微分截面测量

用中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上的多探测器快中子飞行时间谱仪,测量了8.19 MeV中子与9Be作用时,从20°到160°区间26个角度的次级中子双微分截面。测量截面以n-p散射截面作为标准进行归一。实验结果用Monte-Carlo方法进行了中子注量率衰减、多次散射和有限几何修正,并用MCNP-4C程序对所用的Monte-Carlo程序进行了验证。测量结果与评价数据以及其它实验室的数据进行了比较。

重离子加速器示范装置被动式束流配送系统次级中子特征的蒙特卡罗研究

在碳离子放射治疗中,碳离子束在剂量配送过程中会与束流输运线相互作用,形成以中子辐射为主的外辐射场。由于中子是高LET射线,具有较高的相对生物学效应,减少碳离子放疗中产生的次级中子有助于降低放疗后正常组织并发症几率及二次肿瘤风险。利用蒙特卡罗方法对保守情况(能量为400 MeV/u,多叶光栅完全闭合)下碳离子治疗被动式束流配送系统引发的外源性中子在等中心点周围不同位置的注量谱及剂量当量谱进行模拟计算,评估了次级中子辐射的剂量当量贡献;同时探究了多元限束装置即多叶光栅不同开口大小对次级中子剂量当量的影响。模拟结果显示:高能中子(≥15 MeV)对所有模拟位置的中子剂量当量占比最高可达26%。实际治疗条件下,当多叶光栅开口由闭合状态扩大至15 cm×15 cm,等中心点和横向远端位置的次级中子剂量当量强度下降约85%,而束流方向远端位置下降约70%。这些结果可用于指导不同治疗条件下次级中子的研究,为治疗条件下评估患者所受非治疗辐射提供依据。

利用GEANT4和TALYS研究中子与铁作用的次级中子双微分截面

铁的次级中子双微分截面对核装置的设计、运行与维护具有重要作用。相关实验数据缺乏,且评价数据不完善,需要使用可靠的核理论模型进行计算。本工作利用GEANT4程序结合不同的中子评价数据计算了8.17, 11.5, 14.1和18 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面;同时利用TALYS程序和GEANT4程序结合BIC、BERT和INCLXX模型计算了25.7, 65, 100和150 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面,并与实验数据进行对比。研究表明,在20 MeV以下能区,ENDF/B-VIII.0库的计算结果与实验数据符合较好,BROND-3.1、CENDL-3.1、JENDL-4.0u和JEFF-3.3库的计算结果与实验数据存在差异。在20~150 MeV能区,GEANT4程序的BERT模型和TALYS程序的计算结果与实验数据符合较好,INCLXX模型和BIC模型的计算结果与实验数据存在分歧。整体来看,需要对铁的中子评价数据和核反应理论模型做进一步研究。

中子及次级γ在高空长距离蒙特卡罗输运模拟中的减方差方法

针对利用蒙特卡罗方法直接模拟计算中子及次级γ在高空大气中大空间长距离输运时遇到的有效粒子数太少、计算时间长及计算误差大等问题,建立了中子及次级γ在高空非均匀大气输运的几何模型,模拟了瞬发中子及次级γ在高空中长距离输运过程,并针对粒子输运特性开展了相应的减方差方法研究。通过对源偏倚、几何分裂、强迫碰撞、权窗、指数变换和DXTRAN球等减方差方法的比较研究发现,综合应用源偏倚、几何分裂和DXTRAN球的方法可有效降低中子及次级γ模拟结果的相对偏差,FOM因子分别提高了39倍和13倍。在此基础上,加入合理设置参数的时间分裂算法可进一步降低计算中子及次级γ时间谱的相对偏差。研究结果表明,综合应用源偏倚、几何分裂和DXTRAN球组合方法可得到20~40 km范围内的中子及次级γ射线注量,相对偏差小于1%,且FOM因子随粒子数的增加而趋于稳定。

低能α粒子与中子耦合输运模拟

开发了低能α粒子与中子耦合输运程序,可以计算低能α粒子在各种介质中的输运、含氧介质中的(,αn)中子产额,跟踪次级中子。采用蒙特卡罗方法中带权重跟踪的技巧,通过大量小权重事件的模拟成功解决了低能(,αn)反应中子产额太低、无法直接模拟的困难。α粒子的射程与阻止本领用SR IM程序计算,(,αn)截面取自最新的JENDL带电粒子库,次级中子跟踪使用MCNP程序。

取消昌江核电厂二次中子源的理论探究

反应堆中子源组件的作用是提高次临界状态下堆芯通量水平,克服源量程探测器的盲区,为堆芯装料及启动提供必要的监测手段。在实际运行中,可能发生停堆时间较长致使中子源衰减,或中子源发生破损无法继续使用的情况,通过总结相关经验对取消二次中子源的问题进行理论探究,提出相应解决方案和进行可行性论证。