一种基于中子平均能量的次临界系统次临界度测量方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于中子平均能量的次临界系统次临界度测量方法，其包括：在堆芯布置单个或多个探测器，测量探测器位置所有中子的平均能量；通过SuperMC等程序或替代燃料等实验方法，得到探测器位置处外源中子和裂变中子各自的平均能量；通过SuperMC等程序计算外源中子相对裂变中子的中子价值；利用得到的外源中子平均能量、裂变中子平均能量和外源中子价值，从探测得到的所有中子平均能量计算得到待测的次临界度；也可以在测量之前得到中子平均能量与次临界度的刻度曲线，对于待测状态，在测得所有中子平均能量之后，利用刻度曲线得到待测状态的次临界度；在上述过程中的测量或计算中子平均能量过程，只测量或计算高能部分中子，可以显著提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量次临界系统次临界度测量的
，尤其涉及一种基于中子平 均能量的次临界系统次临界度测量方法。
技术介绍
加速器驱动次临界系统通过外源中子驱动裂变堆芯裂变产生裂变中子，同时释放 能量。由于外源中子和裂变中子能谱和分布不同，其在堆芯不同位置处的平均能量也不相 同；次临界系统中，与次临界度对应的系统有效增殖因子k rff可以表示为裂变中子在所有 中子的份额。 由于堆芯所有中子的平均能量除与外源中子平均能量Es和裂变中子平均能量E f 相关外，还与两种中子的比例相关，因此可能通过所有中子的平均能量求得次临界系统的 次临界度。 在已有的手段中，可以通过SuperMC等程序计算给出外源中子和裂变中子单独存 在时各自的平均能量，也可以通过替代燃料的方法测量出各自的平均能量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种基于中子平均能量的次临界系统次临界度测量方 法，该方法避免传统测量方法由于其基于点堆假设而在次临界系统中不适用的弊端。本发 明涉及的方法直接基于次临界度的含义，通过测量堆芯中子的平均能量进行测量。 本专利技术采用的技术方案为：一种基于中子平均能量的次临界系统次临界度测量方 法，所述该次临界系统为带外源中子的加速器驱动次临界系统，所述方法包括以下步骤：步骤（101)、通过程序计算或替代燃料的实验，得到堆芯中单个或多个位置P处的 外源中子平均能量Es，_; 步骤（102)、通过程序计算或临界实验，得到上述步骤中位置P处的裂变中子平均 能量 Ef，ave; 步骤（103)、通过程序计算，得到外源中子相对与裂变中子的中子价值步骤（104)、在次临界系统运行过程中，测量得到上述步骤中P处位置所有中子的 平均能量，通过以下关系式得到系统源有效增殖因子ks: 其中，Eave为整个堆芯内所有中子的平均能量； 步骤（105)、在得到源有效增殖因子匕之后，由以下关系式得到待测次临界度 keff: 其中，其所需参数Es，_、Ef，_、^未知情况下，通过如下步骤完成次临界度测量： 步骤一、多次改变次临界系统的状态，测量得到这些状态下探测器位置处的中子 平均能量； 步骤二、对于上述步骤一中的次临界状态，通过其它测量手段得到对应的次临界 度； 步骤三、将上述步骤一、二中一系列次临界状态的中子平均能量与次临界度建立 刻度曲线； 步骤四、对任一次待测临界状态，测量得到探测器位置处的中子平均能量，之后利 用上述步骤三中的刻度曲线得到系统的次临界度值。 其中，在计算或测量中子平均能量时，统计的中子可选择所有能量的中子或是仅 选择高能量段例如大于等于7MeV中子并获得不同测量精度。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： (1)、本专利技术方法利用外源中子与裂变中子平均能量不同进行测量，对于加速器驱 动次临界系统（ADS)具有天然适用性； (2)、本专利技术方法原理上未做点堆假设，具有更高的测量精度，可以测量较深的次 临界度。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1表示的是本专利技术一实例的测量方法流程图； 图2表示的是本专利技术实例提供的铅冷快堆的堆芯布置示意图； 图3利用所有中子的平均能量建立刻度曲线并进行测量得到的测量值与真实值 的比较； 图4表示的是利用高能中子的平均能量建立刻度曲线并进行测量得到的测量值 与真实值的比较。【具体实施方式】 为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例 中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 本专利技术提供的，其流程图 如图1所示。包括如下步骤：步骤（101)、通过SuperMC等程序关闭燃料裂变截面进行计算或通过替代燃料的 实验，得到堆芯中单个或多个位置的外源中子平均能量；步骤（102)、通过SuperMC等程序进行计算或临界实验，得到步骤（101)中同样位 置的裂变中子平均能量；步骤（103)、通过SuperMC等程序进行计算，得到外源中子相对于裂变中子的中子 价值；步骤（104)、在堆芯中与步骤（101)相同位置处，布置单个或多个探测器测量中子 的平均能量；步骤（105)、利用上述步骤中得到的参数，求得系统的次临界度。 可选的，上述步骤（101)至（103)的参数在无法得到的情况下，可以通过其它测量 方法（如脉冲源法）测量多个状态（通过调节控制棒等）的次临界度，再由步骤（104)中 测得的平均能量，反推得到上述步骤（101)至（103)的参数。 可选的，在不实现上述步骤（101)至（103)的前提下，可以通过其它测量方法（如 脉冲源法）测量多个状态（通过调节控制棒等）的次临界度，再与步骤（104)中测得的平 均能量建立刻度曲线。之后对于待测的状态，在通过步骤（104)测得中子的平均能量后，可 以根据该刻度曲线进行测量。 可选的，在上述步骤（101)、（102)和（104)中，可以只得到高能中子的平均能量， 并利用高能中子的平均能量进行测量，可以显著提高测量精度。 为解决传统测量方法在次临界系统中不适用的问题，本申请提供了一种不基于点 堆方程而是基于平均能量的次临界度测量方法。该方法原理简单，易于实现，其原理为： 从已有的资料中，可以知道系统有效增殖因子keff与源有效增殖因子k 3当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于中子平均能量的次临界系统次临界度测量方法，所述该次临界系统为带外源中子的加速器驱动次临界系统，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤(101)、通过程序计算或替代燃料的实验，得到堆芯中单个或多个位置P处的外源中子平均能量Es,ave；步骤(102)、通过程序计算或临界实验，得到上述步骤中位置P处的裂变中子平均能量Ef,ave；步骤(103)、通过程序计算，得到外源中子相对与裂变中子的中子价值步骤(104)、在次临界系统运行过程中，测量得到上述步骤中P处位置所有中子的平均能量，通过以下关系式得到系统源有效增殖因子ks：ks=Es,ave-EaveEs,ave-Ef,ave]]>其中，Eave为整个堆芯内所有中子的平均能量；步骤(105)、在得到源有效增殖因子ks之后，由以下关系式得到待测次临界度keff：

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨英坤，常博，刘超，孙艳婷，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34