一种获取反应堆多群数据库中的多群Pn散射矩阵的方法技术

一种获取反应堆多群数据库中的多群Pn散射矩阵的方法，基于自由气体散射模型，通过公式推导并且在推导过程中利用了ENDF中所提供的温度为0K下的弹性散射角分布数据，得出了关于温度TK下的连续能量Pn散射矩阵的表达式σsn,T(E→E′)，并基于温度TK下的连续能量Pn散射矩阵求解中子慢化方程得到温度TK下的n阶中子通量密度，进而通过并群计算计算出温度TK下的多群Pn散射矩阵；本发明专利技术方法使并群计算后的多群Pn散射矩阵更加准确，并最终提高反应堆物理计算中共振计算的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核反应堆多群核数据库和反应堆物理计算领域，具体涉及一种获取多群核数据库中的多群Pn散射矩阵的方法。
技术介绍
反应堆数值计算中，多群Pn散射矩阵(其中n＝0,1,2,…)起着至关重要的作用。目前针对多群Pn散射矩阵(其中n＝0,1,2,…)，传统采用的方法是由评价核数据库(以下简称ENDF)通过一系列处理得到，此方法最大缺陷在于针对弹性散射，在中子入射能量在200eV以下的能量范围的弹性散射反应，没有考虑到靶核的热运动情况。随着反应堆计算要求的逐渐提高，传统方法所给出多群Pn散射矩阵(其中n＝0,1,2,…)计算方法已不能满足要求。传统方法计算某温度下的多群Pn散射矩阵(其中n＝0,1,2,…)分为以下几步：1.对于某核素，从ENDF出发，经评价核数据处理程序得到该温度下关于能量相关的连续能量中子反应截面数据库(以下简称PENDF)。从PENDF中获得温度为TK下的连续能量弹性散射截面σs,T(E)和温度为TK下的连续能量总截面σt,T(E)，其中，s代表弹性散射反应，t代表总反应，T代表温度，E代表中子入射能量；再从ENDF中获得温度为0K下的弹性散射角余弦分布由f(E,μ)表示，其中，E代表入射能量，μ代表弹性散射角余弦。2.计算多群Pn散射矩阵(其中n＝0,1,2,…)产生时所需要的温度为TK下的连续能量中子通量密度φn,T(E)(其中n＝0,1,2,…)，其中σs0,T(E′→E)(即令n＝0)是基于渐进散射模型，求解0维中子慢化方程所得出，即： Σ t , T ( E ) φ 0 , T ( E ) = ∫ E E / α Σ s 0 , T ( E ′ → E ) φ 0 , T ( E ′ ) dE ′ , α = ( A - 1 A + 1 ) 2 Σ t , T ( E ) = σ t , T ( E ) · N ; Σ s 0 ( E ′ → E ) = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取反应堆多群数据库中的多群Pn散射矩阵的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：读取ENDF以及PENDF，获得温度为0K下的连续能量弹性散射截面σs,0(E)、温度为0K下弹性散射角余弦分布f(E,μ)和温度为TK下连续能量总反应截面σt,T(E)；其中，s代表弹性散射反应，t代表总反应，0代表温度为0K，T代表温度为TK，μ代表弹性散射角余弦；步骤2：在中子入射能量在200eV以下的能量范围引入自由气体模型，以步骤1所获取的温度为0K下的连续能量弹性散射截面σs,0(E)和温度为0K下的弹性散射角余弦分布f(E,μ)为基础，结合0K下的弹性散射角余弦分布f(E,μ)，随后计算出各阶基于自由气体模型的温度为TK下的连续能量Pn散射矩阵表达式σsn,T(E→E′)，其中n＝0,1,2,…；基于自由气体模型的温度为TK下的连续能量多群Pn散射矩阵表达式为σsn,T(E→E′)=β5/24Eexp(E/kT)∫0∞tσs,0(kTAt2)×exp(-t2/A)ψn(t)dt,β=(A+1)/A---(6)]]>其中，E——中子入射能量E′——中子出射能量A——靶核与中子的质量比T——开氏温度k——玻尔兹曼常数ψn(t)=H(t+-t)H(t-t-)×∫ϵmax-tt+ϵminexp(-x2)Qn(x,t)dx+H(t-t+)×∫t-ϵmint+ϵminexp(-x2)Qn(x,t)dx---(7)]]>ϵmax=(A+1)max(E,E′)/kTϵmin=(A+1)min(E,E′)/kT---(8)]]>t±=ϵmax±ϵmin2---(9)]]>Qn(x,t)=4π∫02πPn(μlab)P(μCM)dφμCM=14x2t2(A+B cosφ)μlab=14x2ϵmaxϵmin(C+B cosφ)---(10)]]>A=(ϵmax2-x2-t2)(ϵmin2-x2-t2)C=(ϵmax2+x2-t2)(ϵmin2+x2-t2)B=[(t+x)2-ϵmax2][(t+x)2-ϵmin2]×[ϵmax2-(t-x)2][ϵmin2-(t-x)2]---(11)]]>其中，H为Heaviside阶跃函数，Pn(μlab)为n阶勒让德多项式，μlab为实验系下散射角，P(μCM)为在质心系下散射方位角为μCM的散射概率分布；严格依照ENDF中所提供的温度为0K下弹性散射角余弦分布f(E,μ)，即将并带入式中，通过数值积分求解温度为TK下的连续能量Pn散射矩阵；步骤3：使用步骤2计算出的温度为TK下的连续能量Pn散射矩阵，令n＝0得到温度为TK下的连续能量P0散射矩阵σs0,T(E→E′)，并基于此温度为TK下的续能量P0散射矩阵σs0,T(E→E′)，在中子入射能量在200eV以下的能量范围，获得温度为TK下的各阶中子通量密度φn,T(E)，其中n＝0,1,2,…；为了得到温度为TK下的各阶中子通量密度φn,T(E)，其中n＝0,1,2,…，首先求解温度TK下的0阶连续能量中子通量密度φ0,T(E)，即令φn,T(E)中的n＝0，建立温度TK下的0维中子慢化方程：σt,T(E)·N·φ0,T(E)=∫0∞σs0,T(E′→E)·N·φ0,T(E′)dE′---(12)]]>其中，E——中子入射能量E′——中子出射能量N——靶核核子密度φ0,T(E)——温度TK下的0阶连续能量中子通量密度σs0,T(E′→E)——温度为TK下的连续能量P0散射矩阵σt,T(E)——温度为TK下的连续能量总截面使用超细群方法求解该中子慢化方程，在超细群方法中，把共振能区分割成为非常精细的能量间隔，每一个这样的能量间隔称为一个超细群，认为每一个超细群宽度远小于中子与核素碰撞所获得的最大对数能降，即认为不可能发生超...

【技术特征摘要】
1.一种获取反应堆多群数据库中的多群Pn散射矩阵的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：读取ENDF以及PENDF，获得温度为0K下的连续能量弹性散射截面σs,0(E)、温度为0K下弹性散射角余弦分布f(E,μ)和温度为TK下连续能量总反应截面σt,T(E)；其中，s代表弹性散射反应，t代表总反应，0代表温度为0K，T代表温度为TK，μ代表弹性散射角余弦；步骤2：在中子入射能量在200eV以下的能量范围引入自由气体模型，以步骤1所获取的温度为0K下的连续能量弹性散射截面σs,0(E)和温度为0K下的弹性散射角余弦分布f(E,μ)为基础，结合0K下的弹性散射角余弦分布f(E,μ)，随后计算出各阶基于自由气体模型的温度为TK下的连续能量Pn散射矩阵表达式σsn,T(E→E′)，其中n＝0,1,2,…；基于自由气体模型的温度为TK下的连续能量多群Pn散射矩阵表达式为 σ s n , T ( E → E ′ ) = β 5 / 2 4 E exp ( E / k T ) ∫ 0 ∞ tσ s , 0 ( k T A t 2 ) × exp ( - t 2 / A ) ψ n ( t ) d t , β = ( A + 1 ) / A - - - ( 6 ) ]]>其中，E——中子入射能量E′——中子出射能量A——靶核与中子的质量比T——开氏温度k——玻尔兹曼常数 ψ n ( t ) = H ( t + - t ) H ( t - t - ) × ∫ ϵ max - t t + ϵ min exp ( - x 2 ) Q n ( x , t ) d x + H ( t - t + ) × ∫ t - ϵ min t + ϵ min exp ( - x 2 ) Q n ( x , t ) d x - - - ( 7 ) ]]> ϵ max = ( A + 1 ) max ( E , E ′ ) / k T ϵ min = ( A + 1 ) min ( E , E ′ ) / k T - - - ( 8 ) ]]> t ± = ϵ max ± ϵ min 2 - - - ( 9 ) ]]> Q n ( x , t ) = 4 π ∫ 0 2 π P n ( μ l a b ) P ( μ C M ) d φ μ C M = 1 4 x 2 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宙宇，徐嘉隆，吴宏春，祖铁军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61