[發明專利]一種基于中子平均能量的次臨界系統次臨界度測量方法

有效

• 申請號: 201510274557.9
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104898155B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 楊英坤;常博;劉超;孫燕婷;張振宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發明涉及測量次臨界系統次臨界度測量的技術領域，尤其涉及一種基于中子平均能量的次臨界系統次臨界度測量方法。

背景技術

加速器驅動次臨界系統通過外源中子驅動裂變堆芯裂變產生裂變中子，同時釋放能量。由于外源中子和裂變中子能譜和分布不同，其在堆芯不同位置處的平均能量也不相同；次臨界系統中，與次臨界度對應的系統有效增殖因子k_eff可以表示為裂變中子在所有中子的份額。

由于堆芯所有中子的平均能量除與外源中子平均能量E_s和裂變中子平均能量E_f相關外，還與兩種中子的比例相關，因此可能通過所有中子的平均能量求得次臨界系統的次臨界度。

在已有的手段中，可以通過SuperMC等程序計算給出外源中子和裂變中子單獨存在時各自的平均能量，也可以通過替代燃料的方法測量出各自的平均能量。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種基于中子平均能量的次臨界系統次臨界度測量方法，該方法避免傳統測量方法由于其基于點堆假設而在次臨界系統中不適用的弊端。本發明涉及的方法直接基于次臨界度的含義，通過測量堆芯中子的平均能量進行測量。

本發明采用的技術方案為：一種基于中子平均能量的次臨界系統次臨界度測量方法，所述該次臨界系統為帶外源中子的加速器驅動次臨界系統，所述方法包括以下步驟：

步驟(101)、通過程序計算或替代燃料的實驗，得到堆芯中單個或多個位置P處的外源中子平均能量E_s,ave；

步驟(102)、通過程序計算或臨界實驗，得到上述步驟中位置P處的裂變中子平均能量E_f,ave；

步驟(103)、通過程序計算，得到外源中子相對與裂變中子的中子價值

步驟(104)、在次臨界系統運行過程中，測量得到上述步驟中P處位置所有中子的平均能量，通過以下關系式得到系統源有效增殖因子k_s：

其中，E_ave為整個堆芯內所有中子的平均能量；

步驟(105)、在得到源有效增殖因子k_s之后，由以下關系式得到待測次臨界度k_eff：

其中，其所需參數E_s,ave、E_f,ave、未知情況下，通過如下步驟完成次臨界度測量：

步驟一、多次改變次臨界系統的狀態，測量得到這些狀態下探測器位置處的中子平均能量；

步驟二、對于上述步驟一中的次臨界狀態，通過其它測量手段得到對應的次臨界度；

步驟三、將上述步驟一、二中一系列次臨界狀態的中子平均能量與次臨界度建立刻度曲線；

步驟四、對任一次待測臨界狀態，測量得到探測器位置處的中子平均能量，之后利用上述步驟三中的刻度曲線得到系統的次臨界度值。

其中，在計算或測量中子平均能量時，統計的中子可選擇所有能量的中子或是僅選擇高能量段例如大于等于7MeV中子并獲得不同測量精度。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)、本發明方法利用外源中子與裂變中子平均能量不同進行測量，對于加速器驅動次臨界系統(ADS)具有天然適用性；

(2)、本發明方法原理上未做點堆假設，具有更高的測量精度，可以測量較深的次臨界度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1表示的是本發明一實例的測量方法流程圖；

圖2表示的是本發明實例提供的鉛冷快堆的堆芯布置示意圖；

圖3利用所有中子的平均能量建立刻度曲線并進行測量得到的測量值與真實值的比較；

圖4表示的是利用高能中子的平均能量建立刻度曲線并進行測量得到的測量值與真實值的比較。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。