镓样品泄漏中子谱的测量与分析

基于中国原子能科学研究院的中子学积分实验装置,利用BC501A液体闪烁体探测器,结合飞行时间法(TOF)测量了镓样品的泄漏中子谱。采用MCNP 4C程序进行了模拟并与实验泄漏中子谱进行了比较,对ENDF/B-Ⅶ.1、JEFF-3.2、TENDL-2015数据库中镓核中子评价数据进行了宏观基准检验分析,并与TALYS程序计算结果作对比。研究结果显示:在9 MeV以下能区,TENDL-2015库与实验结果符合很好;在弹性散射能区,JEFF-3.2和TENDL-2015库与实验结果符合较好;对于12 MeV左右的非弹性散射峰,JEFF-3.2库与实验结果符合较好,TALYS计算结果显示该部分主要来自镓核分离能级的贡献。

加速器驱动的次临界系统散裂靶泄漏中子谱研究

为研究加速器驱动的次临界系统(ADS)散裂靶的散裂中子学特性,采用Geant4计算不同能量质子轰击铅铋靶产生的泄漏中子产额、能谱、轴向积分分布。模拟得到1GeV质子对应的靶的优化尺寸及优化后泄漏中子谱,计算结果可为ADS散裂靶件和堆芯设计提供参考。

氘氚源中子穿过聚乙烯样品泄漏中子谱的测量与模拟

采用飞行时间技术测量了氘氚(D-T)源中子穿过不同厚度板状聚乙烯样品后40°方向的泄漏中子时间到达谱,样品的长和宽均为100cm,厚度分别为4.5,9,18和27cm。本底谱测量采用了无样本底测量和无样堵孔本底测量2种方案,利用MCNP-4C程序模拟了相同实验条件下的泄漏中子时间到达谱,模拟过程中考虑了源中子的能谱与角分布、脉冲中子束宽度、探测器的效率以及样品的有效面积。通过比较发现,采用无样测量谱作为本底时,计算值/实验值(C/E)值大于1,并且随着样品厚度的增加而偏离1;而本底谱采用无样堵孔测量谱时,C/E小于1,并且随着样品厚度的增加而接近1。通过对两套本底谱的分析,并结合蒙特卡罗模拟,计算求得了相应样品厚度下比较接近实际的本底谱,采用该模拟计算本底谱后,C/E值有了明显的改善。

基于D-D中子源开展^(238)U样品屏蔽积分实验研究

利用中国原子能科学研究院的中子学屏蔽积分实验装置,通过飞行时间法分别测量了D-D中子源与不同尺寸^(238)U样品作用后在60°和120°的泄漏中子谱,样品表面积为30 cm×30 cm的板状样品,厚度分别为3、6和9 cm。利用蒙特卡罗程序对泄漏中子谱进行了模拟计算,其中^(238)U数据分别采用CENDL-3.2库、ENDF/B-Ⅷ.0库、JENDL-5.0库和JEFF-3.3库中的数据。通过对模拟结果与实验结果的比较,重点分析了CENDL-3.2库中^(238)U数据存在的不足和需要改进之处,结果表明:在裂变反应能区内,CENDL-3.2库计算结果与实验结果符合较好,但在弹性散射能区60°和120°均有较大的高估,尤其是120°,而在裂变反应和分立能级非弹性散射的混合能区1.5~2.5 MeV又有明显低估。

钒球14MeV中子的泄漏能谱测量

建立了厚度为 1 0 5cm的金属钒球基准实验装置。钒的纯度为 99 9%。用NE 2 1 3谱仪测量了d T中子的 0 75～ 1 5MeV泄漏中子能谱 ,能量大于 0 75MeV的中子的穿透率为 0 84± 0 0 3 ,中子能谱实验误差为 5 %～ 7%。用MCNP/ 4AMonte Carlo程序和FENDL 2库核数据进行了模拟计算 。

不同体积聚乙烯样品泄漏中子飞行时间谱测量与模拟研究

采用T(d,n)~4 He脉冲中子源和中子飞行时间法测量了3种不同尺寸聚乙烯样品在60°方向的泄漏中子飞行时间谱。通过3种模拟模型(点探测器简化模型、点探测器复杂模型和环探测器复杂模型),应用MCNP程序分别模拟得到了泄漏中子飞行时间谱,并与实验数据进行比较。结果显示:对于小体积样品(?13cm×6cm),3种模型的模拟数据和实验结果在n-p散射峰符合均很好;对于大体积样品(30cm×30cm×6cm,40cm×40cm×6cm),采用环探测器复杂模型的计算结果更加接近实验值。该研究工作为将来开展大体积样品基准检验奠定了基础。

贫化铀、贫化铀/氢化锂组合装置的泄漏中子能谱

建立了贫化铀和氢化锂球壳的聚变裂变混合能源堆的包层模拟装置。在PD300氘氚中子发生器直流运行模式下,用BC501A液体闪烁体探测器在0?方向测量贫化铀和贫化铀/氢化锂球壳组合装置的DT中子轰击下的泄漏中子能谱(0.75–16 MeV),并用MCNP5程序和ENDF/B-VI数据库对装置进行模拟计算其泄漏中子能谱,两者符合较好,说明程序和该类核的数据库在上述能区的精度较高,可用于混合堆的理论设计。

D—T中子穿透铝球几率谱测量

实验测量了Ｄ－Ｔ中穿透铝球壳系统０．０２ＭｅＶ以上中子泄漏几率谱，并对结果进行了讨论。

准直D-T中子束穿过大块板状聚乙烯样品积分实验

本文介绍了中国原子能科学研究院建立的准直中子束积分实验装置。该装置利用T(d,n)4 He反应产生14.8MeV脉冲中子束,经1.1m厚重水泥屏蔽墙上的准直孔道后与样品作用,用飞行时间法测量样品不同方向的泄漏中子谱。首次测量了样品厚度分别为4.5、9、18和27cm的大块板状聚乙烯样品在30°和50°方向的泄漏中子谱;考虑靶结构、源中子能谱和角分布、脉冲束宽度及探测器效率,利用MCNP程序模拟计算了相同实验条件下的泄漏中子飞行时间谱。实验结果与模拟结果符合较好。

CENDL库中Fe、W评价数据的改进对屏蔽积分实验计算结果的影响

利用中国原子能科学研究院核数据重点实验室中子积分实验装置,分别完成了氘氚中子与不同尺寸Fe、W样品作用的泄漏中子飞行时间谱实验测量。利用MCNP-4C程序开展了泄漏中子飞行时间谱的模拟计算,Fe和W的评价数据分别采用CENDL-3.2库及CENDL-3.1库的数据,并将两数据库模拟结果与实验结果进行对比分析,重点分析了CENDL-3.2库中Fe和W的数据的改进与不足。结果表明:对Fe中子评价数据,CENDL-3.2库在弹性散射能区、连续能级非弹性散射能区及分立能级非弹性散射能区,模拟结果均与实验结果符合较好,较CENDL-3.1库有明显改善;对W中子评价数据,CENDL-3.2库在非弹性散射能区的模拟结果与实验结果符合较好,较CENDL-3.1库有明显改善,但在弹性散射能区模拟结果高于实验结果,在(n, 2n)反应能区模拟结果低于实验结果。CENDL-3.2库关于天然W的中子评价数据有待进一步改善。

CENDL-3.1铜的检验和改进

介绍了利用屏蔽基准实验OKTAVIAN以及核临界安全手册（ICSBEP）中的临界基准实验对CENDL-3．1铜的全套中子评价数据进行的宏观检验。在屏蔽基准检验中，除了中子和7泄漏谱上发现了由非弹性散射截面造成的与实验测量结果的分歧，计算结果与实验符合相当好。在快中子谱临界基准检验中，装置HMF072、HMF073和PMF013的keff的计算结果高出实验值大约2％，严重偏离实验结果。针对HMF072装置的灵敏度分析显示，该分歧的产生主要是由于全截面在0．1～1．3MeV能区的评价不当引起的。在对0．1～1．3MeV的全截面进行修正后，临界检验的结果获得了明显改善。

用MCNPX计算ADS金属靶散裂中子产额及散裂源中子效率

为了分析加速器驱动系统(ADS)中质子束能量对金属靶散裂产生的中子产额及靶内中子能谱、靶表面的泄漏谱的影响,利用MCNPX对ADS的重金属铅靶、钨靶在不同能量的质子束轰击下的中子产额、中子能谱及靶表面的中子泄漏谱进行了模拟计算,与国际上其他研究机构的模拟结果进行了比较,结果相近.并对铅靶、钨靶的中子产额及泄漏谱进行比较,模拟结果是钨靶的中子产额较铅靶的中子产额大但中子泄漏谱计数较铅的小.结合MCNP5还对一个次临界基准体系中散裂源中子相对于裂变中子的效率进行了计算.

加速器驱动次临界系统散裂靶参数优化计算

采用国际开源程序包Geant4,构建高能质子束轰击加速器驱动次临界系统(ADS)散裂靶的物理模型,模拟计算质子轰击液态金属铅、铅-铋合金和汞靶的泄漏中子谱分布,以及计算不同能量质子对应的铅靶泄漏中子产额和轴向积分分布,获得1 Ge V质子对应的铅圆柱靶优化参数,考虑入射质子的利用率和整个堆芯的体积质量,优化靶半径范围为16～24 cm,靶高为100 cm,相关研究结果可为(ADS)散裂靶的物理和工程设计提供理论依据。