外中子源增殖效应的数值模拟计算分析.PDF

Ⅰ. 反应堆物理及实验 53 CNIC-01638/05 CNNC-0003 外中子源增殖效应的数值模拟计算分析 罗璋琳 中国原子能科学研究院，北京，102413 摘 要：用 Monte-Carlo 方法模拟了外中子源在次临界堆中的倍增过 程。通过对多种外中子源输入的模拟计算，研究分析了 ADS 系统中 次临界堆的物理特性。 关键词：倍增过程 中子增殖 中子物理 1 ADS 系统外中子源增殖效应[1] ADS 系统次临界反应堆的重要特点是有很强的外中子源。但已经证明 在该次临界系统中，裂变中子仍占绝对多数，其所占百分比值与有效增殖 因子相当，即keff=0.95 ，则裂变中子所占比例约为95% 。因此，反应堆物理 的理论和计算框架在这里仍然可以应用。如果从中子输运平衡方程出发描 述外中子源的增殖效应，可以得出平衡方程式。 AΦ(r, E, Ω)=FΦ( r, E, Ω)+S (1) 其中A 和F 分别是中子的损失算符和产生算符， ( , , )为中子通量密度， Φ r E Ω 它们在反应堆物理中，有人们熟知的表达形式。S 为外中子源。 S=S ξ( , , Ω) r E 0 为源强 (n/s) ， ( , , )是外中子源的空间能谱分布，满足归一化条件： S0 ξ r E Ω ∫∫∫drdEdΩξ (r ,E ,Ω ) = 1 如我们仅仅考虑次临界堆的中子增殖问题，在反应堆物理中，有特征 方程 1 AΦ( r, E, Ω)= FΦ(r, E, Ω) (2) kλ 54 Ⅰ. 反应堆物理及实验 1 其中, kλ ＜1, 称为方程（2 ）的本征值, kλ 描述了次临界堆的增殖特 k λ 性, 是一个特征参数，可以把 kλ 定义为有效增殖因子，kλ 为某一确定时刻 中子产生率和损失率之比，即 FΦ ( , ,Ω ) r E k = λ AΦ ( , ,Ω ) r E 〈……〉表示对所有变数的积分，代入式（1）则有 AΦ ( , ,Ω ) 1