中子裂变链统计涨落问题的数值计算方法

研究了弱中子源驱动下，裂变系统中子裂变链统计涨落问题的数值计算方法。进行了数值计算建模、数值方法分析、数值计算检验、一类问题概率分布函数的统计涨落特征量的数值计算示范。特例数值检验表明：只要数值解方程组阶数（ 截断） Ｎ足够大，数值解满足归一（守恒） 律、指数增长律，并与精确解析解一致。对于非定常裂变系统中子裂变链统计涨落问题提出了一维等效模型下数值模拟的方法。

裂变链初期增长过程的统计涨落现象研究

利用超临界系统达到临界后t时刻中子密度n的概率分布P(n,t)与系统内的中子源强度的关系,结合从第1个持续裂变链开始到系统的中子密度达到定值的时间分布,得到从系统达到临界开始到系统的中子密度达到定值的时间分布,并与Godiva的功率增长过程和BARS的脉冲提前引发概率的实验结果进行了比较,相互符合较好。该研究结果可用于脉冲堆安全分析、临界安全研究和反应堆启动程序制定等。

脉冲堆弱源点火实验的蒙特卡罗数值模拟

本文采用广义半马尔科夫过程模拟方法模拟了在Caliban脉冲堆、Godiva-Ⅰ和Godiva-Ⅱ脉冲堆上开展的超临界点火实验。得到爆发脉冲等待时间概率分布,以及与脉冲堆爆发脉冲过程相关的各种物理量的概率分布,如裂变率、缓发中子出射率等。模拟得到的爆发脉冲等待时间概率分布与实验结果符合,所得到的相关物理量自洽,且对于理解脉冲堆点火实验的随机现象提供了参考。通过本文的工作,验证了广义半马尔科夫过程模拟方法在模拟弱超临界系统随机中子场时间演化方面的适用性和正确性,该方法可以应用于超临界事故评价和分析。

核裂变链式反应过程中裂变中子密度计算公式建立的研究

针对作者先前发表的研究成果——"考虑缓发中子在内的中子倍增公式"中存在的随着核裂变代数的增加,公式的项数迅速增加,给计算造成不方便的问题,采用将缓发中子的先驱核浓度累积的方法建立了"改进的考虑缓发中子在内的中子倍增公式"。该公式简单明了,计算方便,对核裂变链式反应裂变中子密度的计算有极其重要的意义。

宽脉冲中子注入下中子裂变链统计涨落的数值计算

研究了裂变系统在宽脉冲外中子源注入驱动下裂变链统计涨落问题.提出了概率分布Wn方程的分解-合成数值模拟计算方法,使裂变系统注入中子源数值模拟计算扩展到一般广义条件(具有任意时间分布、注入时间零点t0概率分布函数P(t0)和数概率分布S(n)等).同时讨论了应用物理模型的等效条件.将基本前提等效条件从单介质区模型扩展到多介质区模型.为解概率分布Wn方程必备参数提供了计算平均公式.

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。

浅超瞬发临界系统中子引发持续裂变链的概率

根据中子在核系统中发生不同反应的概率,推导了中子引发持续裂变链概率W(r,E,Ω,t)满足的方程;在定态、浅超瞬发临界前提下,采用二阶近似和微扰方法,得到了引发中子源分布下中子引发概率的表达式。由表达式和Godiva-Ⅱ、Caliban、CFBR-Ⅱ脉冲堆的参数得到中子引发脉冲的平均概率分别为0.000 32、0.000 54和0.000 27,采用Godiva-Ⅱ、Caliban自发裂变源引发脉冲实验数据对理论结果进行了比较和分析讨论。

快中子脉冲堆弱源爆发脉冲实验理论研究

我们在应用Hansen理论研究快中子脉冲堆弱源爆发脉冲实验时发现,理论与实验结果差距非常大。对此,我们分析了原因,然后从求解系统中子数概率分布函数出发,研究和求解了系统有限长裂变链的期望值,给出了有限长裂变链期望值的求解方法和基本形式,讨论和定量计算了Godiva-Ⅱ和CFBR-Ⅱ脉冲堆有限长裂变链的期望值。然后研究了有限长裂变链导致缓发中子先驱核增值行为,结果表明,在等待爆发脉冲期间缓发中子数可发生数倍的变化。最后,在两种不同的物理假定下,对Hansen模型给予了改进。改进后的模型可以较理想地模拟Godiva-Ⅱ和CFBR-Ⅱ两个脉冲堆的实验结果,表明结果是可信的。

运动增殖系统内中子引发持续裂变链的概率

针对具有一定速度的流动介质构成的增殖系统,依据概率守恒关系,在相对速度相空间建立中子引发裂变链概率的微分-积分方程,推导考虑流体宏观运动影响的表达式。在一维球对称坐标系下,采用离散纵标(SN)方法计算考虑和不考虑流体情形中子引发裂变链的概率,并分析其随时间演化过程的差异。结果表明,堆体材料沿径向方向向外运动时,近似考虑流体运动中子引发持续裂变链的概率计算结果高于不考虑流体运动的计算结果,在流体最大速度为30cm/μs(接近1keV的中子速度)时,二者的差别约为6%。对运动介质宏观运动影响的考虑,提高了实际物理建模的合理性,对于堆体的不同体元具有膨胀和压缩等复杂运动形态或体元的运动速度较高的情形,近似考虑流体运动影响是非常必要的。

中子输运随机过程中的转移概率矩阵

针对某一类中子输运随机过程,得到该过程的转移概率矩阵,通过数值计算并与相应的解析解比较,此方法得出的物理图像更清楚,且不需假定中子1次裂变发射的中子数为2。