加速器驱动次临界系统次临界度测量方法的研究

摘要

如何对加速器驱动次临界系统（Accelerator Driven Subcritical System，ADS）的次临界度进行在线监测是实现ADS安全运行的关键问题。由于外源驱动次临界堆独特的物理特性，使得目前在临界反应堆中广泛应用的基于点堆模型发展起来的传统反应性测量方法很难应用于该系统的次临界度监测。在先前的工作中，从基础的堆物理理论出发，基于有外源条件下次临界堆内的稳态中子通量密度分布既跟系统的本征函数有关也跟系统的本征值有关的特性，提出了通过少量的测量获取次临界堆内通量密度空间分布形状的信息，进而由这些信息来监测反应堆次临界度的方法，并且已经初步验证了该方法的可行性。相比于传统反应性测量方法，该方法具有应用简便、不受外源强度波动影响等优点，也避免了传统方法其测量易受空间效应干扰的困难。 本文首先对由中子通量空间分布形状确定反应堆次临界度方法的理论基础和物理机制进行了阐述，然后分别针对IAEA ADS，启明星1＃以及日本的KUCA基准题对该方法进行了可行性验证，得出理想的结果。接着着重针对用于表征中子通量空间分布形状的特性参数进行了优化，分别从探测器在堆芯中的布置和数量进行分析。最后从工程应用的角度，分别以IAEA ADS基准题和日本京都大学ADS实验装置KART为例，对核燃料燃耗、有控制棒插入以及功率反馈情况下，该方法的潜力进一步进行了研究，研究结果表明，对核燃料燃耗和功率反馈这样的情况，本论文基于在线通量分布测量来测定次临界度的方法照样适用；而对有控制棒插入的情况，通过引入相应的修正因子，该方法也同样适用。