ADS次临界靶堆耦合系统中子学Geant4模拟
发布时间：2021-11-10 20:54
核电发展遇到了三个重要的问题:1.核燃料的供应问题;2.核反应堆的安全问题;3.核废料的处理问题。加速器驱动的次临界系统（ADS,Accelerator Driven Sub-critical System）被认为是一种清洁安全的先进核能系统,能够有效地解决核电发展所面临的困难。ADS主要由强流质子加速器、散裂靶和次临界堆等构成。质子束轰击重金属靶,散裂反应产生的大量中子作为外源中子驱动和维持次临界堆运行,具有固有安全性。ADS系统的中子能谱硬、通量大、能量分布宽,能够进行核废料嬗变及核燃料增殖,并进行产能。中科院于2011年启动了战略性先导科技专项（A类）“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”。中科院创新提出的基于颗粒流的ADS新型靶堆系统,由颗粒流散裂靶与颗粒流/氦气混合冷却反应堆构成。对于ADS新型靶堆耦合系统,中子学研究具有重要的意义。ADS靶堆耦合系统中子学研究是在基于颗粒流的ADS新型靶堆系统中,系统内的中子分别来源于散裂靶中的散裂反应和堆芯中燃料裂变反应,且靶区的中子谱分布呈现出非常严重的空间各向异性。由于新型靶堆系统中堆芯结构布置和冷却介质不同于已知的堆芯,其中子输运过...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 ADS研究现状
1.2.1 国际上实验装置发展现状与趋势
1.2.2 国际上模拟软件的发展现状和趋势
1.3 本文主要工作
第2章 散裂反应
2.1 散裂反应机制
2.1.1 核内级联过程
2.1.2 余核退激过程
2.2 散裂中子的特点
2.2.1 散裂反应与裂变反应的中子能谱对比
2.2.2 散裂中子角分布
2.3 本章小结
第3章 粒子输运蒙特卡罗模拟程序
3.1 MCNP程序
3.2 FLUKA程序
3.3 Geant4程序
3.3.1 BERT模型
3.3.2 INCL模型
3.3.3 BIC模型
3.4 本章小结
第4章 质子诱发散裂反应理论模拟
4.1 质子诱发散裂反应的中子能谱计算
4.1.1 质子诱发薄靶散裂反应的中子能谱计算
4.1.2 质子诱发厚靶散裂反应的中子能谱计算
4.1.3 结构材料的中子双微分截面计算
4.2 本章小结
第5章 ADS次临界靶堆耦合系统中子学模拟
5.1 OECD/NEAADS基准题的Geant4计算
5.1.1 OECD/NEAADS基准题介绍
5.1.2 铅铋靶区泄露中子能谱计算
5.2 ADS次临界靶堆耦合系统建模
5.3 实体散裂靶的中子学模拟
5.3.1 入射质子能量对散裂中子产额的影响
5.3.2 散裂靶尺寸对散裂中子产额的影响
5.4 钨球颗粒散裂靶中子学特性研究
5.4.1 钨球颗粒散裂靶Geant4建模
5.4.2 钨球颗粒散裂靶泄露中子产额研究
5.4.3 钨球颗粒散裂靶泄露中子能谱研究
5.4.4 钨球颗粒散裂靶泄露中子空间分布研究
5.4.5 入射质子能量对钨球颗粒散裂靶泄露中子能谱和空间分布影响
5.5 靶区外围各层布局对靶区中子的影响
5.5.1 燃料层排布对靶区中子的影响
5.5.2 反射层排布对靶区中子的影响
5.5.3 屏蔽层排布对靶区中子的影响
5.6 靶区外围各层中子输运情况研究
5.7 Geant4用于k_(eff)计算的方法
5.7.1 裸球堆k_(eff)计算
5.7.2 简单的ADS装置k_(eff)计算
5.8 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]体积填充率变化对球床钨颗粒散裂靶中子学特性影响的研究[J]. 刘璐,顾龙,李金阳. 原子核物理评论. 2017(02)
[2]Ep≤3GeV质子入射铅、铋引起的中子产生双微分截面的模拟（英文）[J]. 张苏雅拉吐,陈志强,韩瑞,刘星泉,林炜平,靳增雪,刘建立,石福东. 原子核物理评论. 2014(02)
[3]先进裂变核能的关键核数据测量和CSNS白光中子源[J]. 唐靖宇,敬罕涛,夏海鸿,唐洪庆,张闯,周祖英,阮锡超,张奇玮,杨征. 原子能科学技术. 2013(07)
[4]未来先进核裂变能——ADS嬗变系统[J]. 詹文龙,徐瑚珊. 中国科学院院刊. 2012(03)
[5]加强ADS技术研究 促进核能大规模可持续发展[J]. 夏海鸿,罗璋琳,赵志祥. 现代物理知识. 2011(04)
[6]散裂钨靶辐射剂量计算[J]. 尹陈艳,李志远,周超,左国平,龚学余. 南华大学学报(自然科学版). 2010(02)
[7]ADS中子源散裂靶物理研究[J]. 万俊生,张颖,张利兴,夏海鸿,丁大钊. 计算物理. 2003(05)
博士论文
[1]ADS散裂靶相关核数据测量装置的建立及钨评价中子核数据的基准检验[D]. 张苏雅拉吐.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
本文编号：3487931
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 ADS研究现状
1.2.1 国际上实验装置发展现状与趋势
1.2.2 国际上模拟软件的发展现状和趋势
1.3 本文主要工作
第2章 散裂反应
2.1 散裂反应机制
2.1.1 核内级联过程
2.1.2 余核退激过程
2.2 散裂中子的特点
2.2.1 散裂反应与裂变反应的中子能谱对比
2.2.2 散裂中子角分布
2.3 本章小结
第3章 粒子输运蒙特卡罗模拟程序
3.1 MCNP程序
3.2 FLUKA程序
3.3 Geant4程序
3.3.1 BERT模型
3.3.2 INCL模型
3.3.3 BIC模型
3.4 本章小结
第4章 质子诱发散裂反应理论模拟
4.1 质子诱发散裂反应的中子能谱计算
4.1.1 质子诱发薄靶散裂反应的中子能谱计算
4.1.2 质子诱发厚靶散裂反应的中子能谱计算
4.1.3 结构材料的中子双微分截面计算
4.2 本章小结
第5章 ADS次临界靶堆耦合系统中子学模拟
5.1 OECD/NEAADS基准题的Geant4计算
5.1.1 OECD/NEAADS基准题介绍
5.1.2 铅铋靶区泄露中子能谱计算
5.2 ADS次临界靶堆耦合系统建模
5.3 实体散裂靶的中子学模拟
5.3.1 入射质子能量对散裂中子产额的影响
5.3.2 散裂靶尺寸对散裂中子产额的影响
5.4 钨球颗粒散裂靶中子学特性研究
5.4.1 钨球颗粒散裂靶Geant4建模
5.4.2 钨球颗粒散裂靶泄露中子产额研究
5.4.3 钨球颗粒散裂靶泄露中子能谱研究
5.4.4 钨球颗粒散裂靶泄露中子空间分布研究
5.4.5 入射质子能量对钨球颗粒散裂靶泄露中子能谱和空间分布影响
5.5 靶区外围各层布局对靶区中子的影响
5.5.1 燃料层排布对靶区中子的影响
5.5.2 反射层排布对靶区中子的影响
5.5.3 屏蔽层排布对靶区中子的影响
5.6 靶区外围各层中子输运情况研究
5.7 Geant4用于k_(eff)计算的方法
5.7.1 裸球堆k_(eff)计算
5.7.2 简单的ADS装置k_(eff)计算
5.8 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]体积填充率变化对球床钨颗粒散裂靶中子学特性影响的研究[J]. 刘璐,顾龙,李金阳. 原子核物理评论. 2017(02)
[2]Ep≤3GeV质子入射铅、铋引起的中子产生双微分截面的模拟（英文）[J]. 张苏雅拉吐,陈志强,韩瑞,刘星泉,林炜平,靳增雪,刘建立,石福东. 原子核物理评论. 2014(02)
[3]先进裂变核能的关键核数据测量和CSNS白光中子源[J]. 唐靖宇,敬罕涛,夏海鸿,唐洪庆,张闯,周祖英,阮锡超,张奇玮,杨征. 原子能科学技术. 2013(07)
[4]未来先进核裂变能——ADS嬗变系统[J]. 詹文龙,徐瑚珊. 中国科学院院刊. 2012(03)
[5]加强ADS技术研究 促进核能大规模可持续发展[J]. 夏海鸿,罗璋琳,赵志祥. 现代物理知识. 2011(04)
[6]散裂钨靶辐射剂量计算[J]. 尹陈艳,李志远,周超,左国平,龚学余. 南华大学学报(自然科学版). 2010(02)
[7]ADS中子源散裂靶物理研究[J]. 万俊生,张颖,张利兴,夏海鸿,丁大钊. 计算物理. 2003(05)
博士论文
[1]ADS散裂靶相关核数据测量装置的建立及钨评价中子核数据的基准检验[D]. 张苏雅拉吐.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
本文编号：3487931
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