氢化锆中氢的散射律和散射矩阵研究.pdfVIP

　第33卷第2期 原 子 能 科 学 技 术 . 33, . 2 V o l N o 　1999年3月 A tom ic Energy Science and T echno logy M ar. 1999 氢化锆中氢的散射律和散射矩阵研究 江新标　陈　伟　陈　达 ( 西北核技术研究所, 西安, 710024) 尹邦华　谢仲生 ( 西安交通大学, 710049) 从氢化锆晶体散射律的角度出发, 研究了氢化锆晶体散射的特殊机理。根据氢化锆晶体散射 ( ) ( ) 的声学模型 D EBYE 谱 和光学模型 GAU SS 谱 给出的频谱分布, 用国际通用程序 GA SKET 计 算了氢化锆中氢的散射律。编制了 SM P 程序, 计算了氢化锆中氢的散射矩阵, 将它并入W IM S 4程序的 69 群截面库, 形成了用于铀氢锆堆计算的 库。应用国际上通用的 D W IM S N IN T W IM S D 4程序计算了铀氢锆堆燃料栅元能谱。 关键词　铀氢锆堆　散射律　散射矩阵　能谱 中图法分类号　TL 329. 2 铀氢锆堆(TR IGA ) 是 1 种用氢化锆作慢化剂并与浓缩铀燃料均匀混合的固体均匀堆。氢 化锆中的氢具有特殊的热化特性, 进行铀氢锆堆物理计算之前, 必须研究氢化锆晶体的散射机 理。 固态氢化锆为晶体结构, 当中子与之相互作用时, 有可能激发晶体的振动态, 这种振动态 的量子称为声子[ 1, 2 ]。当入射中子能量大于0137 eV 时, 中子可以通过碰撞得到或失去声子 ( ) [ 1～ 3 ] 光学模 , 从而中子与核的散射既有向上散射, 又有向下散射 , 入射中子能量低于 0137 ( ) [ 2, 4 ] eV 时, 在晶体中又能激发其他振动模式 声学模 。铀氢锆堆物理计算的难点在于必须建立 适用于氢化锆晶体结构的热化模型, 而不能用描述水中氢的尼尔金模型。解决好这一问题是脉 冲堆栅元计算的关键。 SUMM IT [ 5 ] 为早期计算氢化锆晶体的散射矩阵程序, 现在已不常用。文献[6 ]根据非中心 力下的简谐近似给出了晶体点阵动力学矩阵元的近似公式, 计算了氢化锆的声子谱, 并导出了 氢化锆晶体非相干近似下的热中子散射双微分截面的计算公式。目前国际上采用修正后的散 射律程序 GA SKET [ 3 ] 和散射矩阵程序 FLAN GE [ 7 ] 来研究氢化锆中氢的特殊散射机理。 江新标: 男, 30 岁, 反应堆工程与安全专业, 在读博士生, 助理研究员 收稿日期:收到修改稿日期: 第2期　　江新标等: 氢化锆中氢的散射律和散射矩阵研究 157 1　氢化锆中氢的散射律计算 11　理论模型 中子与氢化锆中氢的散射分为弹性散射和非弹性散射[ 8, 9 ]。对于非弹性散射, 特别是在多 晶固体中, 干涉效应并不重要, 采用不相干近似已足矣; 对晶体的弹性散射, 干涉效应很重要, [ 2 ] ( ) 计算弹性散射时采用相干近似 。对于中子的热化 能