中子有效代時(shí)間算法研究

劉黎麗

摘 要：中子有效代時(shí)間是反應(yīng)堆控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一，而蒙特卡羅程序不能直接計(jì)算中子價(jià)值，無法根據(jù)經(jīng)典定義直接給出中子有效代時(shí)間。本文提出了一種利用微擾理論計(jì)算中子有效代時(shí)間的方法，該方法將求解中子有效代時(shí)間轉(zhuǎn)換為求解反應(yīng)性隨微擾吸收體含量的變化率，容易用蒙特卡羅程序進(jìn)行計(jì)算。通過對(duì)美國(guó)SPACE-R反應(yīng)堆的中子有效代時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，可知微擾法能提高中子有效代時(shí)間計(jì)算的精確性。

關(guān)鍵詞：中子有效代時(shí)間 微擾法 中子價(jià)值

中圖分類號(hào)：TL329 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（c）-0105-02

微擾法將中子有效代時(shí)間的求解轉(zhuǎn)換為求反應(yīng)性的變化率，而反應(yīng)性的變化率可以由MCNP程序很方便的求得，從而解決了MCNP無法直接求中子代時(shí)間的問題。

2 驗(yàn)證計(jì)算

為了對(duì)微擾法進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)美國(guó)的SPACE-R反應(yīng)堆的中子有效代時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。SPACE-R反應(yīng)堆的堆芯結(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。

為了進(jìn)行對(duì)比，利用MCNP程序直接計(jì)算出不考慮中子價(jià)值的中子代時(shí)間為9.41×10-6s。

用微擾法計(jì)算中子有效代時(shí)間時(shí)，在堆芯中加入10B毒物，10B在2200m/s時(shí)的微觀吸收截面為3837×10-24cm2，可求得常數(shù)c的值為8.4556×10-16cm3/s。

堆芯反應(yīng)性與10B原子數(shù)密度的關(guān)系如圖2所示。

經(jīng)計(jì)算，微擾法得出的中子有效代時(shí)間為3.75×10-6s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于MCNP直接計(jì)算得出的中子代時(shí)間，可見微擾法能提高中子有效代時(shí)間計(jì)算結(jié)果的精確性。

3 結(jié)語

本文提出了一種利用微擾理論計(jì)算中子有效代時(shí)間的方法，該方法將求解中子有效代時(shí)間轉(zhuǎn)換為求解反應(yīng)性隨微擾吸收體含量的變化率，容易用MCNP程序進(jìn)行計(jì)算。對(duì)美國(guó)SPACE-R反應(yīng)堆的中子有效代時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算，微擾法計(jì)算得出的中子有效代時(shí)間為3.75×10-6s，遠(yuǎn)小于MCNP直接計(jì)算得出的中子代時(shí)間（9.41×10-6s），可見微擾法能提高計(jì)算精度。

參考文獻(xiàn)

[1] Belgian Nuclear Research Centre.Monte Carlo calculation of the effective neutron generation time[J].Annals of Nuclear Energy，2006（33）：911-916.

[2] AL Hanson，DJ Diamond.Calculation of Kinetics Parameters for the NBSR[Z].Office of Scientific & Technical Information Technical Reports，2012.

[3] Otto D.Habedank，1Lt，USAF.Analysis of TOPAZ-II and SPACE-R space nuclear power plants using a modified thermionic model[Z]. 1993.