“啟明星1?！蓖馔婆R界中子空間效應(yīng)研究.pdf

1、加速器驅(qū)動(dòng)潔凈核能系統(tǒng)(簡稱 ADS)是國際公認(rèn)的嬗變長壽命核廢物的最強(qiáng)有力工具,目前ADS研究是世界各國核能研究的熱點(diǎn)。中國原子能科學(xué)研究院于2005年建成世界上首個(gè)“快-熱”耦合ADS實(shí)驗(yàn)裝置-“啟明星1?！?為了研究“啟明星1?！毖b置元件裝載量與有效增殖系數(shù)keff的關(guān)系,確定次臨界度水平,并研究不同空間位置處的元件對(duì)中子倍增的貢獻(xiàn),在該裝置上開展了外推臨界實(shí)驗(yàn)。外推臨界實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同空間位置處探測器中子計(jì)數(shù)率變化規(guī)律不同,尤其

2、是快熱交界處探測器計(jì)數(shù)率在裝載熱區(qū)元件后出現(xiàn)了先減小后增大的反常現(xiàn)象,如何合理解釋這樣的物理現(xiàn)象是“快-熱”耦合ADS中子學(xué)研究所面臨的問題。
　　本文首先對(duì)“啟明星1?！睂?shí)驗(yàn)裝置外推臨界實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了全尺度數(shù)值模擬,驗(yàn)證計(jì)算工具的可行性;其次研究了進(jìn)入探測器的中子能譜隨元件層數(shù)的變化并根據(jù)堆內(nèi)中子能譜特點(diǎn)將中子分為快、熱兩群,研究了相應(yīng)的中子通量空間分布在外推臨界實(shí)驗(yàn)中的演變,發(fā)現(xiàn)了探測器1＃、2＃、3＃計(jì)數(shù)率變化成因,再其次通過快

3、區(qū)中子裂變與俘獲反應(yīng)率隨快區(qū)元件裝載的變化,發(fā)現(xiàn)探測器4＃計(jì)數(shù)率隨快區(qū)元件層數(shù)的變化原因,最后通過熱區(qū)元件裂變反應(yīng)率隨熱區(qū)元件層數(shù)的變化,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致探測器4＃在有熱區(qū)元件裝載后出現(xiàn)反常的原因。
　　本文研究結(jié)果表明:
　　(1)對(duì)于某一確定外源,進(jìn)入探測器1＃、2＃、3＃的中子能譜基本不隨元件層數(shù)增加發(fā)生變化。僅有快區(qū)元件裝載時(shí),由于“已填滿快區(qū)-未填滿快區(qū)-熱區(qū)”三者形成“部分反射條件”,使得進(jìn)入探測器的中子數(shù)與探測器計(jì)數(shù)率

4、隨快區(qū)元件層數(shù)增加而減小;有熱區(qū)元件裝載后,“部分反射條件”消失,由于堆內(nèi)中子水平隨熱區(qū)元件層數(shù)增加而增大,使得進(jìn)入探測器的中子數(shù)與探測器計(jì)數(shù)率增大。
　　(2)對(duì)于某一確定外源,在僅有快區(qū)元件裝載時(shí)由于快區(qū)內(nèi)存在裂變與俘獲競爭,使得進(jìn)入探測器4＃的熱區(qū)反射熱中子數(shù)與探測器計(jì)數(shù)率隨快區(qū)元件出現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象;有熱區(qū)元件裝載后,由于初始3層熱區(qū)元件對(duì)其外側(cè)反射熱中子具有屏蔽效應(yīng),使得裝載1-3層熱區(qū)元件時(shí),進(jìn)入探測器的熱中子數(shù)與