[发明专利]一种基于中子平均能量的次临界系统次临界度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量次临界系统次临界度测量的技术领域，尤其涉及一种基于中子平均能量的次临界系统次临界度测量方法。

背景技术

加速器驱动次临界系统通过外源中子驱动裂变堆芯裂变产生裂变中子，同时释放能量。由于外源中子和裂变中子能谱和分布不同，其在堆芯不同位置处的平均能量也不相同；次临界系统中，与次临界度对应的系统有效增殖因子k_eff可以表示为裂变中子在所有中子的份额。

由于堆芯所有中子的平均能量除与外源中子平均能量E_s和裂变中子平均能量E_f相关外，还与两种中子的比例相关，因此可能通过所有中子的平均能量求得次临界系统的次临界度。

在已有的手段中，可以通过SuperMC等程序计算给出外源中子和裂变中子单独存在时各自的平均能量，也可以通过替代燃料的方法测量出各自的平均能量。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于中子平均能量的次临界系统次临界度测量方法，该方法避免传统测量方法由于其基于点堆假设而在次临界系统中不适用的弊端。本发明涉及的方法直接基于次临界度的含义，通过测量堆芯中子的平均能量进行测量。

本发明采用的技术方案为：一种基于中子平均能量的次临界系统次临界度测量方法，所述该次临界系统为带外源中子的加速器驱动次临界系统，所述方法包括以下步骤：

步骤(101)、通过程序计算或替代燃料的实验，得到堆芯中单个或多个位置P处的外源中子平均能量E_s,ave；

步骤(102)、通过程序计算或临界实验，得到上述步骤中位置P处的裂变中子平均能量E_f,ave；

步骤(103)、通过程序计算，得到外源中子相对与裂变中子的中子价值

步骤(104)、在次临界系统运行过程中，测量得到上述步骤中P处位置所有中子的平均能量，通过以下关系式得到系统源有效增殖因子k_s：

其中，E_ave为整个堆芯内所有中子的平均能量；

步骤(105)、在得到源有效增殖因子k_s之后，由以下关系式得到待测次临界度k_eff：

其中，其所需参数E_s,ave、E_f,ave、未知情况下，通过如下步骤完成次临界度测量：

步骤一、多次改变次临界系统的状态，测量得到这些状态下探测器位置处的中子平均能量；

步骤二、对于上述步骤一中的次临界状态，通过其它测量手段得到对应的次临界度；

步骤三、将上述步骤一、二中一系列次临界状态的中子平均能量与次临界度建立刻度曲线；

步骤四、对任一次待测临界状态，测量得到探测器位置处的中子平均能量，之后利用上述步骤三中的刻度曲线得到系统的次临界度值。

其中，在计算或测量中子平均能量时，统计的中子可选择所有能量的中子或是仅选择高能量段例如大于等于7MeV中子并获得不同测量精度。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)、本发明方法利用外源中子与裂变中子平均能量不同进行测量，对于加速器驱动次临界系统(ADS)具有天然适用性；

(2)、本发明方法原理上未做点堆假设，具有更高的测量精度，可以测量较深的次临界度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示的是本发明一实例的测量方法流程图；

图2表示的是本发明实例提供的铅冷快堆的堆芯布置示意图；

图3利用所有中子的平均能量建立刻度曲线并进行测量得到的测量值与真实值的比较；

图4表示的是利用高能中子的平均能量建立刻度曲线并进行测量得到的测量值与真实值的比较。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。