多种工况下的中子活化计算不确定性分析

发布时间：2020-05-30 12:16

【摘要】：活化计算能为材料成分选择、屏蔽结构设计、事故分析等提供数据支持,是反应堆物理和源项计算的重要环节。目前,最佳估算模型在反应堆设计和安全分析方面的应用越来越广泛,该模型要求给出参数的最佳估算值及其不确定性。因此,对活化计算中的不确定性进行研究是具有重要意义的。活化计算不确定性的一个重要来源是核素半衰期、中子诱发反应截面等核数据,并且与中子辐照模式密切相关。特别是对于脉冲运行的聚变堆,中子辐照模式复杂,使得活化计算及其不确定性分析比较困难,国内外相关研究较少,这是本文需要解决的重要问题。本文首先针对脉冲工况下的中子活化计算方法(EP、SS、ESS、CP(SS)、CP(ESS))进行了研究,并在活化计算程序ABURN中加入了相应的脉冲处理模块。活化例题的测试结果表明:在惯性约束聚变装置(IFE)和磁约束聚变装置(MFE)的典型脉冲工况下,CP(ESS)方法能够在保证计算精度的前提下有效提高计算效率。随后,对基于抽样的不确定性分析方法进行了研究,建立了不确定性分析的整体流程,包括样本产生、K-S检验分析、样本代入活化程序计算、活化计算结果数理统计,并在ABURN程序中添加了不确定性分析模块。最后,针对单步定通量活化工况、纯衰变工况、单级脉冲工况、多级脉冲工况下的中子活化计算不确定度进行了计算分析,取得了如下成果:通过与FISPACT-2007程序不确定度计算结果的对比,初步证明了所建立的不确定性分析流程的合理性以及程序计算结果的准确性;在计算过程中通过利用拉丁超立方抽样方法,提高了抽样效率;CP(ESS)方法对于单级和多级脉冲工况下的不确定性分析过程,能够在保证分析精度的前提下有效提高计算效率:综上所述,本文对于多种工况(特别是脉冲工况)下的中子活化计算方法和不确定性分析方法进行了研究,建立了基于抽样方法的中子活化计算不确定性分析流程和程序模块,并进行了测试验证。本文的研究成果,具有一定的方法研究价值,有助于提高复杂工况下中子活化计算的精度,具有广阔的工程应用前景。
【图文】：

框图,程序结构,框图,衰变热

华北电力大学硕士学位论文逡逑涉及到的变量进行定义和储存，并按照其功能和首次出线的模块进行区分，方便逡逑程序对这些变量进行灵活的调用；第二部分：Ｐｒｅ部分，负责进行预处理，首先逡逑对输入卡文件进行读取，再对程序调用的数据库文件进行读取，得到计算所需的逡逑核素名称、核素半衰期、反应截面、衰变热等核反应信息，通过相应算法进行解逡逑析，得到求解器部分所需核反应矩阵或核反应链；第三部分：Ｓｏｌｖｅｒ部分，活化逡逑计算求解器，利用Ｐｒｅ部分处理得到的相关信息进行活化计算得到相应结果，并逡逑且根据程序需要进行脉冲历史近似、不确定性分析等过程，是程序的核心部分；逡逑第四部分：Ｐｏｓｔ即后处理部分，，将计算结果进行格式化输出，输出数据包括核素逡逑密度、放射性活度、Ｐ衰变热、丫衰变热、ａ衰变热、总衰变热、光子能谱、中逡逑子源强。程序的结构框图如图２－１所示。逡逑

示意图,稳态方法,辐照前,示意图

逦ｈｏｔ逦＿逡逑图３－４等效稳态方法示意图逡逑３．２．３连续脉冲方法（ＣＰ）逡逑连续脉冲方法又称为稳态与脉冲的混合方法，用该方法处理得到的脉冲历史逡逑示于图３－５、图３－６，在辐照前段使用稳态近似处理，仅对最后几个脉冲做精确逡逑模拟１＾１。但最后保留的脉冲数目范围可能与具体问题有关，且连续脉冲方法的逡逑前段是采用稳态方法还是等效稳态方法近似处理，也是与具体问题相关的。逡逑牛逡逑ｎ－２逦ｎ－１邋ｎ逡逑巾邋Ｐ逦逦邋￣邋—逡逑逦１－１邋１邋１邋１１＿？逡逑Ｉ４逦（ｎ－３）ｘｔｐ逦＞｜逡逑图３－５辐照前段采用稳态方法的连续脉冲方法示意图逡逑牛逡逑ｎ－２逦ｎ－１邋ｎ逡逑￥—逡逑．．＋■．１逦ＬＬＩ——＾逡逑ｔｉ0ｉ－３（ｔｐ＋ｔｄ）逡逑图３－６辐照前段采用等效稳态方法的连续脉冲方法示意图逡逑３．３单级脉冲中子活化计算例题测试逡逑３．３．１测试例题逡逑程序测试题选用了邋ＩＡＥＡ发布的天然Ｆｅ活化基准题当中的？部分初始条件逡逑１３３１，初始时刻的材料为质量ｌｋｇ的天然铁，通过表３－７所示的富集度计算相关的逡逑核素存量，中子通量密度为３．６４１＞＜ｉ0ｉ５ｃｍ＿ｈｓ＇以丨0000个脉冲周期为辐照时间，逡逑１６逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL613

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