[发明专利]一种核热推进反应堆停堆状态外环境辐射场计算方法

说明书

一种核热推进反应堆停堆状态外环境辐射场计算方法，步骤如下：1、确定核热推进反应堆几何结构，运行史，燃料分布，屏蔽材料与结构参数；2、使用SCALE软件的TRITON控制模块计算核热推进反应堆运行产物的放射性强度及分布；3、使用SCALE软件的ORIGEN‑S控制模块计算运行产物的中子能谱与光子能谱；4、使用SCALE软件的多维点核分析程序QADS计算核热推进反应堆外环境辐射；5、增加计算区域数量，跳至步骤2进行新的计算，比较两次计算结果，若计算结果变化不在可接受范围内，则增加计算区域继续计算；若计算结果变化在可接受范围内，则不再增加计算区域数量，进一步完成辐射场的计算。本发明的方法可以得到精确的计算结果。

技术领域

本发明涉及核热推进反应堆领域，具体涉及一种核热推进反应堆停堆状态下外环境辐射场计算方法。

背景技术

核动力推进具有超长续航，机动性强，隐蔽性高等巨大优势，吸引了全世界的目光。但是核热推进反应堆在运行中和停堆后会产生大量的放射性物质，释放大量的辐射，同时出于经济考虑，核热推进反应堆普遍没有完善的辐射屏蔽装置，因此会对外界环境造成大量的辐射污染，这对核热推进反应堆的使用及保存都有很大的影响。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种核热推进反应堆停堆状态下外环境辐射场计算方法，该方法考虑了放射性物质不均匀分布的影响，通过逐步增加计算区域进行计算，可以得到核热推进反应堆停堆状态下外环境的辐射场强分布。本发明为核热推进反应堆停堆状态外环境辐射计算提供理论建议与指导，为高效、安全的核热推进反应堆设计提供方法。

为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种核热推进反应堆停堆状态外环境辐射场计算方法，包括以下步骤：

步骤1：确定核热推进反应堆几何结构、运行史、燃料分布、屏蔽材料与结构参数；

步骤2：TRITON是SCALE软件中一个多用途控制模块，将输运计算程序KENO和燃耗计算程序ORIGEN-S进行耦合，求解中子输运方程(1)与燃耗方程(2)：

中子输运方程：

燃耗方程：

式中

Ω——运动方向的单位矢量

Φ(r,Ω,E)——位于位置r，运动方向为Ω，能量为E的中子角注量率/m^-2·s^-1

Φ(r,Ω',E')——位于位置r，运动方向为Ω’，能量为E'的中子角注量率/m^-2·s^-1

r——空间位置/m

Σ_t——中子发生碰撞概率

Σ_s——中子慢化概率

Σ_f——裂变概率

E——能量/J

χ(E)——中子裂变能谱

ν——中子速度/m·s^-1

f(r,E'→E,Ω'→Ω)——能量由E'变为E，运动方向由Ω'变为Ω的中子占所有其他角度和能量的发生碰撞的中子占比

N_i——核素i的原子密度/atom·cm^-3

N_j——核素j的原子密度/atom·cm^-3