中子时间常数的Monte Carlo计算方法

为了研究核装置内中子密度随时间的瞬态变化规律,在Monte Carlo程序DSMC(dynamic system Monte Carlo)的基础上发展了一种新的计算核装置中子时间常数方法,该方法先求得本征分布源,然后求中子时间常数。通过与MCNP(Monte Carlo N-particle)程序计算α本征值的方法及两个模型的计算结果比对分析发现:在超临界和临界情况下两者结果一致;在较深次临界情况下,新方法克服了MCNP程序方法的不足,计算结果更为可靠,特别是在MCNP4C不能顺利完成计算的情况下,新方法依然有效。     

ADS次临界堆脉冲中子源实验动态特性数值模拟研究

强外源驱动与深次临界度使得ADS次临界反应堆在中子学特性上与传统临界堆有较大差异,确定论中子学计算方法难以直接应用于ADS次临界堆.本文采用MCNPX程序对"快热"耦合ADS装置YALINA-Booster的PNS实验进行了模拟,并将模拟与实验结果进行比较.结果表明:在不同的堆芯布置方案和不同脉冲中子源特性下,模拟结果与实验结果具有良好的一致性,验证采用MCNPX程序研究ADS次临界堆中子学动态特性的可行性.     

不同热管工质对热管冷却反应堆堆芯物理参数的影响与分析

热管冷却反应堆采用非能动传热技术,热响应速度快,可避免堆芯单点失效,具有功率密度大、寿命长、环境适应性强、工作性能稳定等特点,是目前空间核反应堆研究的热点。本文基于清华大学开发的反应堆蒙特卡洛中子输运程序RMC (Reactor Monte Carlo code),以美国爱荷华国家实验室(Idaho National Laboratory, INL)设计的热管冷却反应堆INL Design A为研究对象,选取3种热管工质开展热管冷却反应堆堆芯物理计算。计算结果表明：锂热管工质不仅拥有很好的热物性参数,并且使用锂热管工质的热管冷却反应堆缓发中子有效份额最大、中子能谱较硬、燃耗反应性损失最小、增殖性能最佳,有利于热管冷却反应堆堆芯小型化与长寿命。因此,推荐锂为热管冷却反应堆的热管工质。     

MCNP在惯性约束聚变核探测中的初步应用

随着惯性约束聚变的发展,对聚变产物特别是中子探测的定量分析变得非常重要。采用三维Monte Carlo输运程序MCNP(Monte Carlo N-particle),对不同铅屏蔽厚度下探测器的DT中子相对灵敏度,和中子半影成像的数值模拟进行了一定的研究。结果显示,相对灵敏度的模拟与实验结果符合得很好,而中子成像模拟能为惯性约束聚变物理实验的开展提供指导。     

基于MCNP的反应堆建模方法

为了研究不可分辨共振区概率表、自由气体热散射的温度修正、热中子S(α,β)模型对MCNP模拟的反应堆有效增值因子K_(eff)、堆芯能谱以及功率分布的影响,本文提出了一种基于MCNP的反应堆临界模拟方法。使用蒙特卡罗程序MCNP5对某反应堆堆芯及周围结构进行了建模,在此基础上,通过控制MCNP5输入文件中的PHYS卡、TMP卡、MTn卡分别模拟不可分辨共振区概率表、自由气体热散射的温度修正、热中子S(α,β)模型等因素对MCNP5计算的反应堆有效增值因子K_(eff)、堆芯能谱以及功率分布的影响。结果表明,S(α,β)模型对K_(eff)、堆芯能谱以及堆芯功率分布计算均有较大影响,在反应堆堆芯建模时应加以考虑,并且忽略S(α,β)模型的影响将得到非保守的K_(eff)计算结果。此外,自由气体热散射的温度修正对K_(eff)计算也有着不可忽略的影响。     

基于波长位移光纤的~(232)Th+ZnS(Ag)闪烁体中子探测器

闪烁体光纤探测器是近年来发展起来的一种可用于中子测量的新型探测器,为了提高闪烁体光纤探测器的中子探测效率,该文以~(232) Th+ZnS(Ag)为探测器材料,利用波长位移光纤代替普通光纤收集和传输信号,并对改进的探测器的探测效率进行了理论分析和实验验证。研究结果表明:波长位移光纤探测器的计数率约为普通光纤的1.7倍。该探测器应用于加速器驱动次临界系统的中子探测,获得了次临界反应堆实验装置中子的分布变化规律,与计算结果较为一致。     

Geant4模拟半导体器件的单粒子效应

利用Monte Carlo软件Geant4模拟了质子和中子在半导体静态随机存储器模型中的输运过程。根据入射粒子的能量选择不同的物理模型,并采用强迫碰撞方法,模拟了高能质子和中子与硅原子的相互作用及其次级反应过程,给出了0.1~2 GeV超高能质子、中子和14 MeV中子辐照器件时存储单元灵敏区内的能量沉积,并根据具体器件的临界能量,得到了器件在不同能量的高能质子和中子辐照下引起的单粒子翻转截面和多位翻转截面,计算结果与文献资料结果符合较好。     

ADS次临界堆芯动态特性模拟

次临界反应堆依靠质子束打靶产生的中子来维持运行,其动态行为与普通临界堆不同.本文建立了铅铋次临界堆芯的动态模型,编写了相应的计算程序,验证了ADS中子动力学模拟的正确性.本文分别模拟了冷却剂入口温度和流量变化对次临界堆的影响.同时,模拟了不同加速器频率下,次临界反应堆的动态响应.结果表明,冷却剂入口温度和流量,均会影响次临界堆的安全运行;选择高频率的质子加速器可以保持次临界堆的稳定运行.     

医用加速器场所中子和感生γ光子剂量当量的计算分析

医用高能加速器在广泛应用的同时,也存在着相关的辐射屏蔽问题,特别是迷宫内剂量的快速估算。该文对当前典型的迷宫内中子及感生γ光子剂量当量的计算方法进行了汇总,将其应用于多折迷宫的计算案例中,并与基于MCNP(Monte Carlo N-particle transport code)的Monte Carlo模拟值进行对比。结果表明:这些计算方法基本能够较为精确的估算迷道内不同点的中子和感生γ光子剂量当量,与Monte Carlo模拟值的偏差在1个数量级以内,但可能会低于模拟值。在实际应用中,可通过乘以安全系数以防止剂量低估。     

基于FORM的Monte Carlo精度修正可靠度算法

结构可靠度分析的核心是计算预定义功能函数的失效概率。提出一种基于一次可靠度算法 (FORM)计算结果的 Monte Carlo精度修正可靠度算法 ,它将原可靠度列式转换为一个求旋转坐标系下 n- 1元函数的统计均值问题 ,统计均值用 Monte Carlo法计算。这种可靠度算法克服了传统FORM法误差较大以及 Monte Carlo法效率低的困难 ,与二次可靠度算法 (SORM)相比 ,计算结果对验算点的计算精度不敏感。通过算例分析验证了该文方法的合理性     

次临界堆芯参数变化对Keff值的影响

作为下一代能源的优先选择者,加速器驱动次临界系统ADS能够有效的利用铀和钍资源,并能够转化具有长期放射性的核废料,提高了核安全．文章主要是对快热耦合ADS次临界堆芯进行了描述,利用蒙特卡罗代码MCNP模拟计算一系列不同堆芯参数下的Keff值,MCNP程序中最重要的就是输入文件,输入文件各个参数设置的不同都可能对Keff值计算结果产生极大影响．在解决输入文件问题的过程中,根据实际经验对计算条件进行多组假设,并对不同参数条件下产生的结论进行比较,最终得到Keff值的最佳结果。     

中子截面Doppler展宽算法及并行计算方法

为了提高现有中子截面Doppler展宽的计算效率,在反应堆物理蒙卡计算中实现在线Doppler展宽,提出了基于Gauss积分的连续能量中子截面Gauss展宽算法,以及与之相关的并行化计算方法,形成了全新的快速Doppler展宽方法,并编写了基于该方法的连续能量中子截面Doppler展宽程序。使用多个算例对该方法及程序进行了验证,并与传统方法进行了比较。验证结果表明,该方法在保证计算结果与传统Doppler展宽方法一致的前提下,计算速度相比传统方法提高了一个量级,完全可满足反应堆蒙卡计算中温度相关问题对截面快速Doppler展宽的需求。     

随机返混对颗粒反应的影响

针对多级返混流系统,比较了Markov过程模型与Monte Carlo方法的区别。采用Monte Carlo方法模拟了返混的波动对反应率的影响,给出了几种常见反应过程中返混对颗粒反应率影响的模拟结果。     

二维XY模型始于有序初态的aging现象

应用蒙特卡罗数值模拟方法,对二维XY模型始于有序初态的aging现象展开研究。模拟温度设在临界温度附近,模拟的物理量为双时自关联函数A(t,t')。其难度在于对从有序初态开始的动力学过程,解析研究滞后于数值研究,因此对标度形式的推论成为热点。数值研究发现,非平衡态下的二维XY系统的自关联函数与空间关联长度之比ξ(t)/ξ(t')相关,在相变点附近具有标度行为,证实系统处于aging过程。更重要的是通过对双时自关联函数仔细的动力学标度分析,得到了与以往文献相比更为可信的标度形式。用数值方法证实了这种标度形式不仅在低温下成立,在临界温度附近也成立。因为与其他文献相比,本研究的模拟温度更接近临界点,并在这样的动力学标度下得到了正确的临界指数,说明本研究的实验数据是自洽和可信的,同时观察到不同等待时间下模拟实验数据的collapse现象。     

球床反应堆燃料循环球流管系结构过球可靠性分析

基于结构概率极限状态设计理论提出了一种适用于球床反应堆燃料循环球流管系结构过球可靠性分析的方法。建立了管道过球功能函数,以及过球可靠性分析的量化指标——管道结构过球可靠性指标β。利用有限元方法建立管系整体梁单元模型,并进行管系静力及动力分析,结合应力分析结果计算β,并通过目标指标β*控制球流管道变形。工程设计分析实例表明:所提出的球流管系过球可靠性分析方法能够在满足管系承载安全性要求的同时提高整体过球可靠性。     

Monte Carlo方法应用研究

介绍了Monte Carlo(蒙特卡罗)方法,即随机模拟方法,提出了任意分布随机数的产生原理及方法,并用算例说明Monte Carlo方法的使用过程,同时用χ2拟合优度法验证了其合理性.     

一维平板外源驱动次临界系统动态参数权重函数研究

在准静态框架下,动态参数由权重函数、动力学量算符、形状函数的卷积得到.传统方法的权重函数并不能满足外源驱动次临界系统的中子动力学分析的要求.基于改进的准静态方法,选取临界权重函数模型和全局稳态权重函数模型分别计算一维次临界平板堆启堆过程和断束工况下的中子动力学结果,通过与时空动力学方程直接求解结果对比来深化对权重函数的认识:在外源驱动次临界系统中,权重函数应具有"次临界堆中子价值"物理意义;共轭外源项表征了堆芯内某一位置对外源中子的响应,与外源中子在该位置存在的概率有关.在此基础上提出的局部稳态权重函数模型,用裂变因子乘以权重系数作为共轭外源项.实践表明,采用局部稳态权重函数模型获取的中子动力学结果的准确性得到了提升.