基于碎片云运动模型的缓发γ射线电离大气蒙特卡罗模拟

高空核爆炸碎片云释放出的缓发γ射线在高空非均匀大气的输运过程中电离大气,使得电离层中电子数密度剧增,进而影响途经电离层的无线电通信链路。为了准确描述随时空演化的缓发γ射线源电离大气过程,首先建立高空核爆炸碎片云运动演化的流体力学模型,然后根据碎片云参数建立缓发γ射线分层等效体源模型,最后采用蒙特卡罗方法模拟缓发γ射线在高空大气中输运并电离大气的过程。针对碎片云形状时空演化特性,采用辐射源分层抽样的方法得到缓发γ射线初始位置;针对大气密度随高度指数衰减的特性,采用质量厚度抽样方法简化模型、提升效率。结果表明:碎片云形状对缓发γ射线电离大气的范围和强度存在明显影响。兆吨级高空核爆炸缓发γ射线电离大气范围可达千公里以上。当爆高不变而当量增加时,碎片云高度和水平半径增大,缓发γ射线电离大气范围和强度增大。保持当量不变而增加爆高时,碎片云高度和水平半径增大,缓发γ射线电离大气范围增大,但强度有所降低。

长江中下游地区骤发干旱与缓发干旱特征对比研究

基于再分析土壤湿度、大气等压面资料以及国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)数据,利用大气柱水分收支原理及归因方法,本文识别了1979—2020年长江中下游地区格点骤发干旱与缓发干旱,分析其空间分布及统计特征,并且诊断区域性典型骤发干旱与缓发干旱事件的发展过程及人为因素的影响。结果表明:该区域骤发干旱频发,主要发生在南部,强度偏强,且大多发展于夏季;而缓发干旱发生较少,主要发生在北部,强度偏弱,且大多发展于秋季。大气柱水汽净辐散对两类干旱的发展速度起到了重要作用,骤发干旱在发展过程中大气柱水汽净辐散偏强,造成蒸散发与降水差值较大,使得土壤湿度下降速度快于缓发干旱。2019年夏季长江中下游地区发生了一次大范围的骤发干旱事件,在发展阶段,副热带高压西伸增强了区域大气柱的风场辐散,使大气柱水汽净辐散强,干旱快速发展。2010/2011年发生了一次区域缓发干旱事件,在秋季发展阶段,近地层风场为一弱反气旋环流,风场辐散作用偏弱,大气柱水汽净辐散偏小,使干旱发展速度较慢。人类活动对2019年骤发干旱事件的影响强于2010/2011年缓发干旱事件。

利用缓发中子法测量^(235)U裂变数的实验研究

缓发中子伴随核裂变产生,通过对它的测量估算核裂变数是一需实验检验的新方法。在中国原子能科学研究院微堆辐照235 U样品,采用3 He正比计数器测量缓发中子,并通过缓发中子数反推得到铀样品的总裂变数。利用高纯锗γ谱仪测量被辐照样品发射的缓发γ射线,通过缓发γ射线数得到样品总裂变数。对两种测量方法得到的结果进行了对比和分析,结果表明,用缓发中子法和缓发γ法对同一样品测量的结果一致,缓发中子法可作为一种辅助诊断方法。

石墨慢化通道式熔盐堆有效缓发中子份额计算方法研究

有效缓发中子份额(β_(eff))是研究反应堆动力学特性的关键参数。在液态燃料熔盐堆(MSR)中,燃料流动引起缓发中子先驱核(DNP)在堆内的再分布,并使部分DNP在堆外回路衰变,从而导致β_(eff)的计算方法与固态燃料反应堆不同。为评估石墨慢化通道式熔盐堆内燃料流动引起的反应性损失,研究缓发中子随燃料的流动行为,同时为堆设计和安全分析提供依据,分别基于解析方法和数值方法推导了计算β_(eff)的数学模型,计算了熔盐实验堆(MSRE)在额定工况下的DNP损失份额和堆内DNP浓度分布,并分析了燃料在堆外流动时间和入口流量对β_(eff)的影响。结果表明:两种方法均可对DNP行为提供合理描述;固定燃料在堆外流动时间,β_(eff)随入口流量的增加而减小;固定入口流量,β_(eff)随燃料在堆外流动时间的增加而减小,80 s后趋于稳定。

考虑6组缓发中子效应的中子倍增公式

导出了

CARR缓发中子探测器设计

中国原子能科学研究院先进研究堆(CARR)具有亚洲最高的中子注量率,对提高缓发中子测铀分析灵敏度有积极意义。在CARR建设缓发中子探测器,将进一步提升我国缓发中子测铀的水平。应用蒙特卡罗模拟程序(MCNP)对CARR缓发中子探测器中3He正比计数管的位置,中子慢化-中子和伽马屏蔽体的尺寸和几何进行了优化设计,并利用中国原子能科学研究院30 kW微型反应堆(微堆)垂直孔道辐照235U样品,对设计的探测器效率进行了验证,测量的探测效率为1.3﹪,比模拟结果高0.2%。

缓发中子计算燃料元件破损方法研究

当燃料元件发生破损时,裂变产物会释放到主冷却剂中,引起主冷却剂放射性水平增加。根据燃料元件破损的监测数据,采用一定的计算方法,计算燃料元件破损数目,可为核电厂处理元件破损事故、确保反应堆和人员安全提供重要依据。本文对缓发中子先驱核产生、释放、迁移和探测器响应等过程进行深入研究,并对每个过程建立了数学计算模型,形成了1套根据缓发中子监测数据来计算燃料元件破损数目的方法。该方法可适用于多数反应堆的燃料元件破损数目计算。

缓发中子法测量脉冲堆裂变总数

用长计数器测量已知裂变率的缓发中子计数率,然后用同一探测系统测量脉冲后的缓发中子计数率,探测系统的探测效率、缓发中子份额和缓发中子先驱核半衰期等参数均不变,从而建立起利用脉冲堆脉冲后的缓发中子衰减曲线确定脉冲裂变总数的方法。该方法的相对标准不确定度(不包含稳定功率运行裂变率的不确定度)为4%。测量的30次脉冲的裂变总数与其它方法得到的结果一致。

一种测量缓发中子有效份额β_(eff)的方法

本工作通过实验与理论计算相结合,给出了测定缓发中子有效份额βeff的新方法。用实验方法确定反应堆临界状态,并测量次临界状态时以βeff为单位的次临界反应性,应用理论程序计算临界时的中子有效增殖因数keff,确定keff的计算偏差,然后理论计算次临界状态下的keff,并用确定keff的计算偏差对次临界状态下计算的keff进行修正,给出次临界状态的反应性。将实验测量结果与理论计算结果相比较,从而给出βeff。这种方法由于是实验确定的反应堆状态,因此,按实验结果计算的keff与理论描述反应堆状态的计算模型关系不大。分析表明,βeff测量结果的精度高于以往测量方法的精度。

熔盐堆中燃料流动对缓发中子的影响分析

熔盐堆具有良好的中子经济性、固有安全性、可在线后处理、防核不扩散等特点,是六种第四代先进反应堆堆型中唯一的液体燃料反应堆。然而,熔盐堆中采用流动的熔盐作为液体燃料,从而缓发中子先驱核会随着燃料的流动流出堆芯并在堆芯外发生衰变,这不同于固体燃料反应堆。文中针对了一座实际运行过的熔盐实验堆(Molten Salt Reactor Experiment,MSRE),基于中子动力学模型,采用圆柱体均匀堆的近似处理方法推导了液体燃料反应堆的缓发中子先驱核浓度数学模型,研究了恒定流速下的反应性损失及不同燃料熔盐流速对缓发中子分布的影响。结果表明缓发中子在越靠近堆芯中心区域的位置就越多,同时熔盐流速的变化对衰变周期越短的缓发中子先驱核组数的影响比较小。通过本研究,可以了解熔盐堆中缓发中子随着燃料流动的变化情况,为熔盐堆安全分析提供参考依据。

缓发中子计数法定量^(235)U、^(239)Pu初步研究

利用缓发中子计数法对235 U-239Pu混合物中235 U和239 Pu含量的快速测定进行了初步研究。在中国原子能科学研究院30kW微型反应堆(简称微堆)垂直孔道辐照235 U、239 Pu以及235 U-239 Pu混合物样品30s,冷却2s,用缓发中子探测器测量100s,得出235 U和239Pu的探测限分别为0.14和0.18μg;探测器效率为0.015 0±0.001 0;当235 U和239Pu质量比m(235 U)/m(239 Pu)=1.2时,235 U、239 Pu含量计算值与标称值的相对偏差分别为0.8%和6.9%。

裂变缓发γ射线能谱的蒙特卡罗模拟

采用递次衰变路径搜索和遍历的递归算法编制一程序,该程序可用于计算裂变核素在中子辐照时和辐照后任意1种或1组裂变产物在任意时刻的放射性活度、γ能谱及其随时间的变化。计算了239Pu在池式堆快中子照射下的裂变缓发γ能谱。用MCNP软件模拟了高纯锗探头对裂变缓发γ射线的能谱响应。模拟结果可用于指导核材料裂变产额测量等研究工作。

点堆六群缓发中子动力学方程的新解法

用去耦合法导出六群缓发中子动力学方程新的精确解析解,与传统的代入法相比,其求解所得到的精确解析解形式更简明,并无需求解倒时数方程,因此使计算工作量小且计算精度也大为提高。

ADS启明星1#次临界反应堆缓发中子有效份额的测量

本文提出了利用改进的源倍增法测量次临界系统的绝对反应性与跳源法测量的相对反应性相比获得缓发中子有效份额βeff的方法。用改进的源倍增法测量了ADS启明星1#次临界反应堆某次临界状态下的绝对反应性为-2.235×10-3。在相同的次临界状态下,用跳源法测量了以βeff为单位的反应性ρ/βeff为-0.291 5$,二者相比得到ADS启明星1#次临界反应堆的缓发中子有效份额为0.007 667。利用MCNP建模计算的结果为0.007 783,两者在2%内符合。

考虑单群缓发中子时中子增殖的统一公式

迄今为止,人们只分别导出了深度次临界、缓发临界附近和瞬发超临界的几个特定条件下的中子增殖公式,各公式都不具有通用性,使用很不便.文中导出了反应性阶跃变化时,只考虑单群缓发中子从深度次临界直到缓发超临界整个区间上的中子增殖统一公式.实例计算表明,该公式计算准确,实用性强,具有重要的理论意义与应用价值.

稍超瞬发临界系统缓发中子发射率研究

使用蒙特卡罗直接模拟程序计算了弱源点火条件下超瞬发临界5 c/的GodivaⅠ快中子脉冲堆缓发中子发射率规律和脉冲引发时刻概率分布。计算结果表明,脉冲引发时刻概率分布的计算结果与实验结果符合较好,所获得的缓发中子发射率规律可合理解释引发时刻概率分布的实验结果。

缓发中子标准衰减曲线法用于铀的定量研究

缓发中子铀分析技术以其快速、准确的特点在地质、生物、材料、核查等领域得到广泛的应用。针对传统缓发中子铀定量分析中固定照射时间、冷却时间和测量时间所带来的弊端,如样品中铀含量很高导致缓发中子计数率过高而造成计数丢失,或者铀含量较低导致计数统计不足而带来结果偏差较大的问题,提出利用"标准样品"得到的无计数率丢失且有足够好计数统计的标准衰减曲线对未知样品中铀元素的含量进行快速、准确定量。在微堆上的实验表明,缓发中子标准曲线法适用于较宽范围铀含量样品中铀的定量测定。

用缓发中子技术测量铀钍的含量(综述)

缓发中子技术是一种十分重要的铀钍测量手段,本文从理论、实验设备以及新技术进展等方面对这一方法进行了较全面的介绍。

用缓发中子探测核弹头的技术探索

根据缓发中子的时间特征行为分析了缓发中子的中子输运过程,讨论了缓发中子探测核弹头的技术与方法。研究表明,测量缓发中子可以有效地探测到核弹头。但在不知道核弹头的内部设计信息的情况下,需用其他方法加以配合才能甄别真假核弹头。

CFBR-Ⅱ堆缓发中子坪测量

采用塑料闪烁体和光电管研制了缓发中子坪探测器,该探测器具有高线性度、限幅保护和高频噪声抑制的特点。高线性度保证了测量的准确性,限幅电路保护了后续电子学设备,高频噪声的抑制提高了测量信噪比,在CFBR-Ⅱ堆爆发脉冲实验中测量得到了缓发中子坪功率曲线。