板状铁样品泄漏中子飞行时间谱测量与模拟研究

摘要

中子学积分实验是检验评价中子核数据库质量的一种重要手段，是核数据库建设工作的一项重要内容。国际上已开展了大量的积分实验，对数据库更新起到了重要作用，国内此方面的工作开展较少。铁是核装置的重要结构材料，其快中子截面数据的精确度对新型核装置设计具有重要意义。本论文采用板状铁样品，开展了氘氚聚变中子学积分实验研究和模拟研究，目标是对铁核素的中子核数据进行宏观检验。论文工作的主要研究内容、结果及结论如下。
　　结合中国原子能科学研究院中子核数据宏观基准检验实验系统，对宏观中子学积分实验所涉及的实验方法、数据处理方法及相关理论进行了研究。在此基础上，利用飞行时间谱仪，完成了氘氚聚变快中子在大体积板状铁样品上60°和120°方向出射的泄漏中子的实验测量，通过对原始数据的n-γ甄别、本底扣除、反演、数据归一等过程，得到了60°和120°方向出射的泄漏中子飞行时间谱。
　　建立了较为可靠的氘氚反应快中子源模型、实验布局几何模型和材料模型，根据三个核数据库（ENDF/B-VII.1、CENDL-3.1和JENDL-4.0）中铁核素的评价核数据，采用MCNP模拟程序，模拟得到了氘氚聚变中子在大体积板状铁样品上60°和120°方向出射的泄漏中子的飞行时间模拟谱。
　　将模拟的飞行时间谱和实验测量的飞行时间谱进行了比较，并划分四个中子能区，分别计算了不同能区的模拟数据与实验数据的比值（C/E值）。通过分析，实现了对三个核数据库中铁核素的评价数据的初步宏观基准检验。总体结论为：（1)在12MeV-16MeV弹性散射能区，ENDF/B-VII.1库评价数据偏高，JENDL-4.0库评价数据偏低，CENDL-3.1库的评价数据比较可靠；（2）在8.5MeV-12MeV分立能级非弹散射能区，JENDL-4.0库评价数据偏高，ENDF/B-VII.1库评价数据偏高较大，CENDL-3.1库的评价数据比较可靠；（3）在3.0MeV-8.5MeV连续能级非弹散射能区，ENDF/B-VII.1、CENDL-3.1和JENDL-4.0库三个库的评价数据质量均比较好，其中ENDF/B-VII.1库评价数据略偏高；（4）在0.8MeV-3.0MeV（n，2n）反应中子能区，ENDF/B-VII.1库和CENDL-3.1库评价数据偏高，JENDL-4.0库评价数据最为可靠。

目录

声明

第一章 引言

1.1 中子核数据库简介

1.2 评价中子核数据库的产生

1.3 中子积分学实验的意义及分类

1.4 宏观基准检验实验的特点

1.4 宏观基准检验研究的国内外现状

1.5 论文的研究内容及结构

第二章 聚变中子学宏观基准检验方法及相关理论

2.1 测量系统简介

2.2 中子学宏观基准检验实验方法及理论

2.3 实验方法及相关原理

2.4 实验数据处理方法

2.5 中子飞行时间谱的蒙特卡罗模拟

2.6 本章小结

第三章 宏观基准检验系统相关问题讨论

3.1 效应/本底比

3.2 能量分辨率

3.3 蒙卡模拟的准确性

3.4 边界效应问题的研究

3.5 测量数据的可靠性

第四章 铁样品宏观基准检验实验结果及讨论

4.1 大体积铁样品实验结果与模拟结果比较

4.2 大体积铁样品宏观基准检验结果及分析

4.3 大体积与小体积铁样品宏观基准检验结果的比较

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢