加速器驱动次临界系统(ADS)中子动力学模拟方法研究

摘要

加速器驱动次临界系统(ADS)是依靠质子打靶产生的散裂中子为外源来维持次临界反应堆运行的核反应装置，是嬗变核废料的有效手段。能量极高的外源的加入极大地改变了堆芯功率分布和增加了中子动力学的复杂性。传统的确定论方法计算结果要依赖于带高能散裂外中子谱的次临界堆芯材料中子宏观反应截面的准确度。
　　为增加研究加速器驱动次临界堆的中子动力学特性的方法，本文研究了时空变量分离方法与MCNP程序相结合的方法，利用 MCNP对加速器驱动次临界系统内的中子注量率分布进行计算，并通过一系列的公式推导，给出了幅度函数计算所需的中子动力学参数。针对一个散裂源的ADS次临界堆内的中子动力学过程进行初步模拟，求解了形状函数和其他一系列中子动力学参数。对该模型在外源的阶跃变化情况下进行了模拟计算，计算结果与理论分析相一致。
　　编写了基于点堆方程的加速器驱动次临界瞬态过程的模拟程序。用该程序对LBE-XADS堆的束流中断工况进行了模拟，验证了该程序的正确性，又对ADS系统的瞬态特性进行了分析。冷却剂的大量流失可能对次临界堆的安全有重大影响，可采取关闭加速器的方法来保证安全。加速器束流的增大和冷却剂入口温度的变化都会导致次临界堆功率的变化，但不久就会达到新的稳态。

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第1章 引 言

1.1研究背景及意义

1.2ADS国内外研究现状

1.3中子时空动力学研究

1.4本文主要工作

第2章 ADS蒙卡中子动力学时空变量分离方法

2.1中子动力学时空变量分离方法

2.2中子价值

2.3形状函数与中子动力学参数的求解

2.4幅度函数计算程序与验证

2.5动态计算流程

第3章ADS中子动力学模拟计算

3.1 MCNP程序介绍

3.2 ADS次临界模型

3.3有关参数的计算

3.4稳态的形状函数计算

3.5外源阶跃的动态计算与分析

3.6本章总结

第4章 基于点堆的ADS次临界堆芯动态特性模拟分析

4.1模型介绍

4.2堆芯动态模型验证

4.3瞬态事故模拟及结果分析

4.5本章小结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2下一步工作

参考文献

在学期间研究成果

致谢