ADS靶堆耦合系統(tǒng)關(guān)鍵材料D--T中子積分實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)（ADS）具有固有安全性、強(qiáng)大的嬗變能力、好的中子經(jīng)濟(jì)性，在嬗變核廢料的同時(shí)，還能夠輸出能量，提高核燃料有效利用率，是安全處置乏燃料的最佳技術(shù)途徑。中科院近代物理研究所新提出的基于顆粒流的ADS新型靶堆系統(tǒng)，中子學(xué)研究具有重要意義。ADS新型靶堆系統(tǒng)的中子學(xué)設(shè)計(jì)要求精確、可靠的中子學(xué)參數(shù)，目前這些中子學(xué)關(guān)鍵數(shù)據(jù)十分缺少，所以需要專門(mén)開(kāi)展系統(tǒng)的中子學(xué)研究。
　　本論文基于中國(guó)原子能科學(xué)研究院核數(shù)據(jù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中

2、子積分實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開(kāi)展了ADS靶堆耦合系統(tǒng)中碳化硅、石墨、鈾、聚乙烯等關(guān)鍵材料的中子學(xué)宏觀檢驗(yàn)基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。為了模擬中子與靶堆耦合系統(tǒng)內(nèi)多層材料之間的相互作用過(guò)程，實(shí)驗(yàn)還測(cè)量了“鎢-鈾-石墨-聚乙烯”和“鈾-石墨-聚乙烯”兩種集成組合系統(tǒng)的泄露中子能譜。利用蒙特卡羅方法粒子輸運(yùn)程序MCNP對(duì)積分實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了模擬，對(duì)國(guó)際上主要的中子評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)CENDL-3.1、ENDF/B-Ⅶ.1、JENDL-4.0、JEFF-3.2、FENDL-3.0以及

3、TENDL-2015等進(jìn)行了宏觀檢驗(yàn)，首次對(duì)中國(guó)CENDL-3.1評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了宏觀檢驗(yàn)。
　　論文工作首次利用飛行時(shí)間法分別測(cè)量了厚度為20cm的SiC樣品在60°和120°方向以及2cm的SiC樣品在60°方向的泄露中子能譜。對(duì)于20cm的SiC樣品在60°方向的泄露中子能譜，在8MeV以上，CENDL-3.1、JENDL-4.0、FENDL-3.0以及TENDL-2015的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好，在8MeV以下，JE

4、FF-3.2的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。對(duì)于20cm的SiC樣品在120°方向的泄露中子能譜，F(xiàn)ENDL-3.0的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果在整個(gè)1-15MeV能量區(qū)間能夠很好地符合。對(duì)于2cm的SiC樣品，JENDL-4.0、CENDL-3.1以及FENDL-3.0的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果在整個(gè)1-16MeV能量區(qū)間能夠很好地符合。
　　石墨樣品的尺寸和測(cè)量角度與碳化硅樣品完全相同。對(duì)于石墨樣品，CENDL-3.1、JENDL-4.0、

5、FENDL-3.0以及TENDL-2015的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能在整個(gè)1-15MeV能量區(qū)間很好地符合。但在5-7MeV能量區(qū)間，2cm石墨樣品的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了較大地的偏差。FENDL-3.0數(shù)據(jù)庫(kù)和TENDL-2015數(shù)據(jù)庫(kù)中石墨的數(shù)據(jù)完全一樣。
　　實(shí)驗(yàn)分別測(cè)量了厚度為2cm和5cm的鈾樣品在60°方向的泄露中子能譜，對(duì)于2cm的鈾樣品，在10MeV以上，TENDL-2015的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好，在10Me

6、V以下，ENDF/B-Ⅶ.1、JENDL-4.0以及FENDL-3.0的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。對(duì)于5cm的鈾樣品，JENDL-4.0的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能在1-16MeV能量區(qū)間很好地符合。FENDL-3.0數(shù)據(jù)庫(kù)和ENDF/B-Ⅶ.1數(shù)據(jù)庫(kù)中鈾的數(shù)據(jù)完全相同。
　　首次測(cè)量了集成組合系統(tǒng)多層樣品在60°方向的泄露中子能譜。對(duì)于集成組合系統(tǒng)“鎢-鈾-石墨-聚乙烯”和“鈾-石墨-聚乙烯”，多層樣品按照“鈾，鎢+鈾，鎢+鈾+石

7、墨，鎢+鈾+石墨+聚乙烯”以及“鈾，鈾+石墨，鈾+石墨+聚乙烯”逐層疊加的方式建立集成組合系統(tǒng)。隨著測(cè)量樣品逐層疊加，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的偏差逐漸減小，比較“鎢+鈾+石墨”樣品與“鎢+鈾+石墨+聚乙烯”樣品的結(jié)果可知，在聚乙烯樣品加入后，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的比值(C/E)已經(jīng)接近于1。從中子能譜上還可以清楚地觀察到中子與多層樣品相互作用后次級(jí)中子被慢化和反射到低能區(qū)的過(guò)程。
　　本論文完成了ADS靶堆耦合系統(tǒng)關(guān)鍵材料的宏觀基準(zhǔn)檢驗(yàn)，并給出