基于柵元計(jì)數(shù)的停堆劑量率計(jì)算程序研發(fā)及應(yīng)用.pdf

1、停堆劑量率的精確計(jì)算是當(dāng)前聚變中子學(xué)的前沿課題。一方面，精確的停堆劑量率評(píng)估是聚變堆（反應(yīng)堆）屏蔽設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，是大型聚變裝置制定維修方案和遙操策略的重要參考，也是未來聚變堆工程立項(xiàng)獲得輻射安全許可的基本前提。另一方面，目前中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(CFETR)已開始工程設(shè)計(jì)研究，這給停堆劑量率計(jì)算帶來了巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
　　工欲善其事必先利其器。本文在充分調(diào)研和分析現(xiàn)有停堆劑量率計(jì)算原理和方法的基礎(chǔ)上，開展基于柵元計(jì)數(shù)的停堆劑量率

2、計(jì)算程序的開發(fā)上作。該程序通過將蒙特卡羅三維輸運(yùn)計(jì)算程序MCNP和歐洲活化計(jì)算程序FISPACT自動(dòng)耦合，可以快速有效地進(jìn)行聚變裝置三維停堆劑量率計(jì)算。程序采用柵元計(jì)數(shù)進(jìn)行輸運(yùn)及活化計(jì)算，一方面縮短開發(fā)周期、降低了開發(fā)難度，另一方面又能保證計(jì)算的精確性。與此同時(shí)，本文針對(duì)停堆劑量率計(jì)算程序開發(fā)普遍面臨的關(guān)鍵問題:輸運(yùn)&活化計(jì)算效率，源采樣效率等問題進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)的切實(shí)可行的解決方案:減方差方法應(yīng)用于輸運(yùn)計(jì)算、FISPACT并行活

3、化計(jì)算以及充分利用MCNP自帶功能如TR卡和重復(fù)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行柵元源采樣，借此進(jìn)一步提升程序的實(shí)用性。
　　為了驗(yàn)證耦合程序的正確性，本文采用國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER發(fā)布的停堆劑量率計(jì)算基準(zhǔn)例題以及ITER-T426停堆劑量率基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)例題對(duì)開發(fā)的程序分別進(jìn)行了校驗(yàn)，其中ITER停堆劑量率基準(zhǔn)例題模擬結(jié)果不僅與大部分國際單位計(jì)算的曲線趨勢(shì)相同，且數(shù)值始終處在各國數(shù)據(jù)之間;ITER-426測試結(jié)果與實(shí)驗(yàn)參考值變化趨勢(shì)符合較好。兩個(gè)測試?yán)?/p>

4、題的校驗(yàn)結(jié)果表明程序的正確性與可用性。
　　最后，本文采用自主開發(fā)的經(jīng)過初步校核的耦合劑量率計(jì)算程序，依托課題組氦冷固態(tài)增殖劑包層中子學(xué)設(shè)計(jì)，在CFETR停堆以后對(duì)該包層維修更換期間停堆劑量率進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)果表明停堆以后活化包層需等待至少一天才適宜進(jìn)行下一步處理，且在不超過遙操設(shè)備劑量率限值104Sv/h的前提下，可適當(dāng)往CASK小車內(nèi)增加包層轉(zhuǎn)運(yùn)個(gè)數(shù);此外，本文還對(duì)停堆106后CFETR輻射劑量率場作了初步評(píng)估，計(jì)算得到不同開