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中子截面处理技术的发展

已有 5268 次阅读 2016-12-25 22:37 |个人分类:反应堆物理|系统分类:科普集锦

      伴随着核工业以及原子能事业的发展,对中子截面处理技术要求也越来越高。首先说一下,这里讲的中子截面处理技术的意思,本文将的中子截面处理技术是指从核评价数据库出发到可以直接给工程使用的中子截面参数的过程,以及在这个过程中需要的技术。

       原子核物理通常研究原子的组成,原子的内部结构,核子之间的相互作用力,核子之间相互的截面大小等。与原子核物理的研究内容不同之处在于(1)原子核物理的研究内容是中子截面处理技术的基础,也就是说,中子截面处理技术很多需要用到原子核物理的相关知识,比如原子核物理中的单能级B-W公式,多能级B-W公式,R-M公式等,这些公式在中子截面处理过程中都会用到;(2)中子截面处理技术是与工程实践相关的,比如中子截面处理通常需要考虑实际核装置的温度分布,几何条件,材料组成等,因为这些都会影响中子截面处理的结果。打个比方可能会更好理解,原子核物理的研究就是大城市地铁的建设,地铁建设属于基础设施建设,原子核物理研究属于基础研究,可以把家比喻成应用研究,但是从地铁到家的最后公里就相当于这里的中子截面处理技术研究。中子截面处理的目的是为了评估工程实践中中子造成的剂量大小或者中子在反应堆内引起易裂变核素裂变产生的功率分布是怎样的等问题。

      目前,中子与物质的相互作用的截面(指一般中子能量小于30MeV)已形成了五大核评价数据库,比如美国的ENDF/B-VII.1,欧洲的JEFF3.2,日本的JENDL-4.0u2,中国的CENDL-3.1,以及俄罗斯的BROND-2.2中子与各个核素发生相互作用的截面都可以在国际原子能机构网站上 下载 https://www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm。

     通常的截面处理需要进行线性化,共振峰的重造(即把共振参数转化为随能量变化的截面),多普勒展宽(考虑温度的影响),中间能区的共振自屏效应,如果是压水堆需要考虑低能区的中子热化效应,如果是快堆,需要考虑高能区的不可分辨能区的共振自屏效应,然后经过近似求得多群截面给后续程序使用。

     当然,从发文章的角度考虑,原子核物理研究可能会更有优势,但从应用的角度考虑,这部分工作其实也挺有意思,之前这个过程的处理程序有很多,比如NJOY,MC2-3等,中国原子能研究院核数据中心开发了我国的处理程序RULER(好像是这样拼的,记不清了),我们也在这方面的路上。

   




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