反應(yīng)堆堆芯中子能譜在線測(cè)量方法研究.pdf

1、先進(jìn)核能系統(tǒng)研究的快速發(fā)展對(duì)核安全提出了更高的要求，同時(shí)堆內(nèi)核測(cè)量技術(shù)面臨更大的挑戰(zhàn)。中子能譜是反應(yīng)堆研究的核心參數(shù)之一，發(fā)展堆芯中子能譜的在線測(cè)量技術(shù)對(duì)提高核能系統(tǒng)安全有著重要意義?，F(xiàn)有反應(yīng)堆堆芯的中子能譜主要采用離線活化法測(cè)量。在線能譜測(cè)量技術(shù)尚不完善，如3He、6Li夾心譜儀等測(cè)量技術(shù)存在抗輻照能力差，探測(cè)能量范圍有限或精度不滿足要求等缺點(diǎn)。發(fā)展高精度、寬量程的堆芯中子能譜在線測(cè)量技術(shù)已成為先進(jìn)核能系統(tǒng)測(cè)控研究的重要發(fā)展方向。本論

2、文通過借鑒多球譜儀的中子能譜測(cè)量原理，結(jié)合能夠在堆芯內(nèi)長(zhǎng)期使用的電離室探測(cè)器，提出了一種新的堆芯中子能譜測(cè)量方法，即多閾值電離室的中子能譜在線測(cè)量方法。主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　(1)多閡值電離室能譜測(cè)量方法的蒙卡模擬研究。研究選用堆內(nèi)使用成熟的具有不同閾值的電離室探測(cè)器(235U裂變電離室、238U裂變電離室、包鎘NatB電離室)，結(jié)合“少道解譜”原理，利用解譜軟件對(duì)中子計(jì)數(shù)率信息進(jìn)行反演得到待測(cè)中子能譜。并分別利用參考中

3、子能譜(IAEA318號(hào)報(bào)告中的純裂變譜和鉛冷快堆譜)和中國鉛冷快堆(CLEAR)能譜對(duì)所提出方法進(jìn)行了可行性驗(yàn)證。驗(yàn)證時(shí)，首先利用蒙卡軟件SuperMC進(jìn)行建模并計(jì)算，獲得了探測(cè)器的響應(yīng)函數(shù);并利用SuperMC計(jì)算探測(cè)器在參考譜中子場(chǎng)中的計(jì)數(shù)率，通過解譜軟件，結(jié)合探測(cè)器計(jì)數(shù)率和響應(yīng)函數(shù)信息反演中子能譜，反演譜和參考譜在大多數(shù)能區(qū)吻合;再通過SuperMC模擬探測(cè)器在CLEAR堆運(yùn)行情況下的探測(cè)器計(jì)數(shù)率，且研究了3個(gè)不同位置的中子能譜

4、情況，計(jì)算結(jié)果表明，反演譜和初始譜在大多數(shù)能區(qū)內(nèi)吻合。參考譜和參考堆的模擬驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果表明，提出的中子能譜在線測(cè)量方法具備理論上的可行性。
　　(2)雙功能鋰鉛氚增殖包層(DFLL-TBM)模型中子學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。DFLL-TBM中子學(xué)實(shí)驗(yàn)是中國科學(xué)院核能安全技術(shù)研究所為驗(yàn)證DFLL-TBM模塊中子學(xué)性能開展的實(shí)驗(yàn)。本研究完成了該實(shí)驗(yàn)活化片反應(yīng)率的數(shù)據(jù)分析工作。同時(shí)，利用該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究實(shí)驗(yàn)中3個(gè)不同位置布置的3組活化片計(jì)數(shù)率，采

5、用本研究開發(fā)的中子能譜在線測(cè)量方法對(duì)活化片的計(jì)數(shù)率信息進(jìn)行中子能譜解譜分析并與蒙卡計(jì)算軟件SuperMC的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。結(jié)果表明，通過活化片計(jì)數(shù)率信息解出的中子能譜與計(jì)算譜吻合度優(yōu)于現(xiàn)有成熟解譜軟件的反演結(jié)果。最后，對(duì)該方法的敏感性、不確定度進(jìn)行了分析。
　　綜上所述，本論文發(fā)展了一種多閾值電離室的中子能譜在線測(cè)量方法，該方法具備反應(yīng)堆堆芯中子能譜在線測(cè)量的應(yīng)用潛力。研究通過數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析相互驗(yàn)證了該中子能譜測(cè)量方