多箔活化法測(cè)量鈾氫鋯脈沖堆輻照腔中子注量譜_劉書煥

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1、第22卷第4期核科學(xué)與工程Vo1.22No.42002年12月ChineseJournalofNuclearScienceandEngineeringDac.2002多箔活化法測(cè)量鈾氫鋯脈沖堆輻照腔中子注量譜劉書煥,陳偉時(shí),阿景燁,陳達(dá),張文首,王武尚(西北核技術(shù)研究所,西安,710024)摘要:用多箔活化法測(cè)定鈾氫鋯脈沖堆輻照腔脈沖工況下的中子注量,選用了21種非裂變箔。其中5種是熱區(qū)的,5種是中能區(qū)的,11種是快區(qū)的,給出了箔的特性參數(shù)。通過測(cè)定各箔的活化率,運(yùn)用迭代-4法中的直接偏差最小法和應(yīng)用較廣的SAND-Ⅱ,求解了輻照腔待測(cè)點(diǎn)全能區(qū)(1

2、0eV～18MeV)微分和積分中子注量譜。用求解的微分中子注量計(jì)算了0.5MeV和1MeV以上的閾探測(cè)器的平均截面,研究了影響求解精度的主要因素。關(guān)鍵詞:脈沖堆;中子注量譜;箔活化法式中:I———實(shí)驗(yàn)中所用的活化箔總數(shù);1引言Ai———脈沖結(jié)束時(shí)刻第i種核反應(yīng)的實(shí)脈沖堆輻照腔為干實(shí)驗(yàn)孔道。利用從反應(yīng)驗(yàn)測(cè)量活化率,Bq靶核;堆引出的大量快中子,特別是脈沖工況運(yùn)行時(shí)σi(E)———第i種核反應(yīng)與能量為E中2的高中子注量,可對(duì)儀器儀表和電子元器件、各子作用的活化截面,cm;種材料等進(jìn)行輻照效應(yīng)實(shí)驗(yàn),也可用于穩(wěn)態(tài)運(yùn)λi———第i種核反應(yīng)產(chǎn)物的衰變常數(shù),1s

3、;行工況下對(duì)各種材料的輻照。在脈沖堆試運(yùn)行(E)———單位能量間隔內(nèi)中子注量,中調(diào)試階段,利用多箔活化法測(cè)定脈沖工況下輻子數(shù)(cm2·eV)。照腔內(nèi)的中子注量,不僅可以驗(yàn)證堆的理論設(shè)上述積分方程稱為活化方程。通過求解方計(jì)是否達(dá)到了預(yù)定的指標(biāo),同時(shí)還可為今后實(shí)程組(1)得到未知中子注量的過程稱為解譜;由驗(yàn)的開展提供必要的物理參數(shù)。因此,其測(cè)定于σi(E),(E)與E的關(guān)系極為復(fù)雜,直接求具有重要實(shí)用價(jià)值和意義。解方程組(1)很困難,只能在一定的假設(shè)條件下2基本原理近似求解;不同的假設(shè)條件得到不同的解譜方法。迭代法應(yīng)用較廣,其中典型的方法有利用活化技術(shù)

4、測(cè)量反應(yīng)堆中子注量的基本[1][2]SAND-Ⅱ和Spectra等。尤其SAND-Ⅱ方原理是:將一組截面已知的箔探測(cè)器樣品放入法應(yīng)用最廣,而且方法本身也在不斷改進(jìn)。此中子場(chǎng)中輻照,脈沖工況下,受輻照后的探測(cè)箔[3]外直接偏差最小法也是較好的解譜方法之[1]滿足活化方程:一。∞利用迭代法解中子注量的基本過程是:首Ai=λi∫σi(E)(E)dEi=1,2,…,I0先將方程組(1)進(jìn)行離散化處理,即將待測(cè)能區(qū)(1)作者簡(jiǎn)介:劉書煥,助理研究員,2000年西北核技術(shù)研究所核技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)研究生畢業(yè),現(xiàn)從事脈沖堆實(shí)驗(yàn)研究工作;陳偉時(shí),工程師,1996年畢業(yè)

5、于清華大學(xué)工程物理系,現(xiàn)從事輻射防護(hù)方面的工作。374劃分為J個(gè)能群,且J>>I,由此得到I個(gè)線性的活化率。方程組:結(jié)束迭代過程條件結(jié)束兩種解法的迭代J收斂標(biāo)準(zhǔn):(1)控制計(jì)算反應(yīng)率與測(cè)量反應(yīng)率的Ai=λi∑σijjΔEj(2)kkj=1標(biāo)準(zhǔn)偏差Q(Q的計(jì)算式見文獻(xiàn)[1,2]);(2)kk-1ΔEj=Ej+1-Ej控制相鄰兩次迭代結(jié)果的Q與Q之差的絕i=1,2,…,Ij=1,2,…,J對(duì)值達(dá)到某一給定的值,(3)通過控制迭代次數(shù)式中:J———待測(cè)能區(qū)化分的能群總數(shù);k達(dá)到事先規(guī)定的最大迭代次數(shù)。這3種結(jié)束j———第j能群?jiǎn)挝荒芰块g隔內(nèi)中子注兩解法迭

6、代過程的方法相互獨(dú)立,其中任何一2量,中子數(shù)(cm·eV);項(xiàng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),即可停止迭代運(yùn)算,并把最終迭代ΔEj———第j能群間寬,eV;的結(jié)果作為所求解的中子注量。σij———第i種核反應(yīng)在第j能群的活化屏蔽效應(yīng)利用多箔法測(cè)定堆內(nèi)中子注量2截面,cm。時(shí),與實(shí)際中子場(chǎng)的偏離主要有3個(gè)來源:1)放根據(jù)待測(cè)中子場(chǎng)環(huán)境,選定一初始近似輸入箔片后對(duì)中子場(chǎng)的擾動(dòng);2)各箔片之間的“互0入譜j,代入方程組(2)算出各探測(cè)樣品的活屏效應(yīng)”;3)箔片本身的“自屏效應(yīng)”。通常前兩00個(gè)因素可設(shè)法使其盡量減小,而“自屏效應(yīng)”是化率Ai。Ai與測(cè)量值A(chǔ)i相比較,根據(jù)不同的

7、迭代算法修正初始譜,得到一次迭代能譜1無法避免的,特別是較高截面箔片和共振區(qū)中j;11子測(cè)量時(shí)更不能忽略,因此需要用一個(gè)“自屏因把j作為新的輸入譜再計(jì)算Ai,重復(fù)上述過子”來加以校正。若把各能群內(nèi)的中子都看成程,直到達(dá)到預(yù)先規(guī)定的某一收斂標(biāo)準(zhǔn),并把最是單能的,在單能近似中,計(jì)算各群的中子自屏終迭代譜作為所求的解。SAND-Ⅱ方法和直接因子Gi,j,從而求得有效活化截面:偏差最小法都屬于迭代解譜法。解譜的基本原σeff,i,j=Gi,jσi,ji=1,2,…,I理簡(jiǎn)介如下:j=1,2,…,J(6)SAND-Ⅱ方法該方法是由McElroy及其-10式中

8、:i———箔種類;協(xié)作者研制成功的。解譜能區(qū)范圍從10j———能群。MeV～18MeV整個(gè)能區(qū)被分成620群,詳細(xì)Gij的