ADS次临界度监测方法研究及启明星1＃实验装置的数值模拟

摘要

如何对次临界反应堆的次临界度进行监测是ADS研究中的一项重要内容。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。本文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新方法，并以IAEA ADS基准题和我国启明星1＃实验装置为例，用数值模拟的方法说明了该方法的可行性。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。 为从理论上配合原子能科学研究院针对启明星1＃实验装置所开展的实验研究工作，论文还开展了该装置的数值模拟工作，采用蒙卡方法，计算了该装置的有效缓发中子份额，并对原子能院在该装置上已开展的外推临界实验以及瞬发中子衰减特性实验进行了数值模拟。论文结合数值模拟的结果，对原子能院有关的实验数据进行了独立的分析，就该装置的次临界度，得出了与原子能院不同但我们认为更合理且自洽的结果。 论文研究成果对ADS次临界度的监测以及以启明星1＃实验装置为对象，通过理论与实验相结合的方式更好地开展次临界堆物理特性的研究具有重要意义。