[發明專利]適用于鈾钚溶液系統中子增殖泄漏因數的快速確定方法

在審

• 申請號: 202010411600.2
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111783031A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 趙子凡;楊海峰;于淼;陳添;易璇;邵增;袁媛
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發明涉及一種適用于鈾钚溶液系統中子增殖泄漏因數的快速確定方法。該方法基于蒙特卡羅程序計算一種鈾钚溶液系統在不同鈾濃度、钚濃度、鈾同位素質量比例和钚同位素質量比例下的中子增殖泄漏因數網格，對于給定的鈾钚濃度和鈾钚比例，基于網格可快速計算出相應條件下的中子增殖泄漏因數。本發明的技術方案，對于給定的鈾钚溶液系統，計算得到的中子增殖泄漏因數是有效和準確的。計算的中子泄漏增殖因數的相對誤差基本在1％左右，具有很高的精度。

技術領域

本發明屬于反應堆外易裂變材料含量的監測分析技術，適用于鈾钚溶液系統钚濃度的監測及估算領域，具體涉及一種適用于鈾钚溶液系統中子增殖泄漏因數的快速確定方法。

背景技術

在鈾钚溶液系統的中子探測過程中，由中子探測器測量得到的總中子計數率可反推計算溶液系統中的钚濃度，利用的是Boehnel推導的“點模型”方程組，其中總中子計數率的計算公式為：

其中，S表示總中子計數率，ε表示探測效率，v_sf1表示²⁴⁰Pu自發裂變中子多重性分布一階矩，表示²⁴⁰Pu自發裂變率，m₂₄₀表示等效²⁴⁰Pu質量，M表示中子增殖泄漏因數，即溶液系統中的自發裂變中子、(α，n)中子經增殖吸收后最終會有中子泄漏出系統，泄漏中子數與溶液系統產生的源中子數的比值，α表示(α，n)中子數與自發裂變中子數的比值。

對于特定的鈾钚溶液系統，即容器幾何條件不變時，中子增殖泄漏因數主要受鈾濃度、钚濃度、鈾同位素質量比例和钚同位素質量比例影響。目前中子增殖泄漏因數主要是通過蒙特卡羅程序建模計算得到的。如國內對于一個已知的钚的武器模型，通過蒙特卡羅程序建模計算得到凈增殖因數，作為中子增殖泄漏因數的近似值，兩者的區別在于中子增殖泄漏因數不考慮經探測器反射進入樣品后的中子對探測器的“二次貢獻”。但對于給定的鈾钚溶液參數利用蒙特卡羅程序建模計算中子增殖泄漏因數的時間較長，不適合在中子實時探測過程中使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于鈾钚溶液系統中子增殖泄漏因數的快速確定方法，這種方法處理簡單，準確性高，對于特定溶液系統，能夠根據提供的鈾钚溶液參數快速有效地計算得到中子增殖泄漏因數。

本發明的技術方案如下：一種適用于鈾钚溶液系統中子增殖泄漏因數的快速確定方法，包括：

確定鈾钚溶液系統的基礎參數，包括多種不同的鈾濃度、钚濃度、鈾同位素質量比例、钚同位素質量比例，并通過蒙特卡羅程序計算得到中子增殖泄漏因數M隨鈾濃度、钚濃度、鈾同位素質量比例和钚同位素質量比例變化的四維網格；

針對當前狀態下的所述鈾钚溶液系統的鈾濃度、钚濃度、鈾同位素質量比例、钚同位素質量比例，根據所述四維網格，通過線性插值計算得到該狀態下鈾钚溶液系統的中子增殖泄漏因數M。

進一步地，在上述方法中，作為一種優選實施方式，在四維網格中所述鈾同位素質量比例采用²³⁵U與²³⁸U含量的比值。

在考慮钚同位素質量比例時，將²³⁸Pu、²³⁹Pu、²⁴⁰Pu、²⁴¹Pu和²⁴²Pu含量對中子增殖泄漏因數M的影響歸結為一個總的參數，即²³⁹Pu的等效比例f₂₃₉，在四維網格中，²³⁹Pu質量比例和等效系數k_i(i＝238，239，240，241，242)兩個因素被用于²³⁹Pu的等效比例f₂₃₉的計算，以上三個因素均屬于钚同位素質量比例這一個維度，

f₂₃₉如下式所示：