收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

含氢氘系统核反应动力学理论研究

伊炜伟  
【摘要】: 核反应动力学过程是天体物理、聚变反应堆物理以及核武器物理广泛涉及的课题。在这些领域,中子散射慢化、中子造氚率问题的研究,受到特别的重视。近年来,在聚变反应堆研究领域,已有不少关于含锂介质中中子慢化和造氚率的基准实验和理论研究报告。但是,这些研究主要涉及低温材料中的中子散射慢化、中子造氚问题,有关中子向上散射(增能)对核反应动力学的影响还未见公开发表的文章。我们考虑的系统介质温度可以在几到几十Kev之间变化,中子的上散射行为值得仔细研究。 氢核、氘核为氢的两种同位素。从核反应方面讲,由于氢核质量与中子质量几乎相等,若快中子与其发生对心碰撞,可将其全部能量传给氢核而转移化为热中子;若热中子与高温下的氢核发生对心碰撞,可获得氢核的全部能量而发生上散射。能量不太高的中子与氢核发生弹性散射时,在质心系是各向同性的,但转化成实验室系后,散射只集中在前半球而完全没有向后散射。所以氢核与氘核的散射特性差异较大,如慢化能力、高温下的上散射能力、各向异性程度等,它们对相同输运条件有着不同的响应。 从中子~6Li造氚截面可以看出,中子能谱(特别是低能中子)直接影响造氚量,对于热核系统,烧、造氚量又直接影响释放能量的多少。研究在不同自由程、不同温度的LiD、LiH介质中,裂变中子、聚变中子的慢化过程是我们认识中子慢化过程、把握中子慢化规律的必要条件,对于提高我们对含氢、含氘系统中核反应动力学的认识,提高数值模拟精度和可靠性,具有非常重要的意义。 在数值模拟时,由于时间、人力、机器条件的限制,很多因素考虑的还不够细致,造成数值模拟精度不够、计算结果偏差。这使得计算含氢、氘系统时产生不同的误差,输运计算时需针对不同的计算要求,对如群结构(如某些群常数库能群截断能量过高)、Pn截断、少群权重谱近似、自屏效应的影响等采取不同的近似条件。 本文针对含氢、含氘系统特性,研究在不同自由程、不同温度LiD、LiH系统中,裂变中子、聚变中子的慢化过程;对照计算条件,讨论不同的输运近似对含氢、含氘系统计算带来的影响。我们分析不同能量下限截断对不同几何尺寸的LiD、LiH系统中中子能谱、以及泄漏出系统的中子能谱计算的影响;研究不同温度下LiD、LiH系统中中子能谱的时间特性、以及泄漏出系统的中子能谱特性;考虑不同权重通量、输运近似方法对H、D、Li等截面的影响以及系统输运计算的影响;得到不同中子能谱对LiD、LiH造氚率影响的规律性认识。 在我们讨论中子在无限大均匀介质的慢化过程中,完全略去了中子通量和空间的依赖关系以及中子泄漏的影响。中子在无限大LiH、LiD系统的慢化过程,随着时间的增加,低能中子份额增加,造氚增加。中子在LiD系统中的造氚速率大于LiH系统,而且源能量小于核素的2n反应阈时,能量越高造氚越快,两系统最终造氚相当。 对常温含氢系统,中子慢化快,中子能谱较软,低能中子起重要作用。当群结构的能群下限取的较高时,能群下限以下中子份额较多,使得含氢系统通量及各种反应率的计算带来较大误差。但是对常温含氘系统,中子慢化相对较慢,中子能谱较硬,低能中子起次要作用,能群下限以下中子份额较少。当群结构的能群下限取的较高时,对含氘系统的系统通量、各种反应率计算影响不大。 不同系统受温度影响有很大不同,在高温(T=10~8K)环境下,权重谱的选择、能群下限截断等因素对含氢、含氘系统多群输运计算的影响也与常温下情况有所不同。在高温系统中,温度的影响使核素的中子反应截面发生较大变化,常温下的常截面都呈现明显的1/v(v是中子速度)律。含氢氘系统中,随着温度的增加,中子上散射能力增强,低能中子慢化减弱、能谱变硬,中子容易泄漏出系统而不利于~6Li造氚。温度对LiD系统能谱、造氚影响不大,而对LiH系统能谱、造氚的影响很大,在LiH系统中,中子无论慢化或上散射能力都远远大于LiD系统。对常温下不能忽略的高能量能群下限截断的问题,根据计算结果表明,在高温条件下我们可以适当忽略含氢系统的能群下限过高的问题。 含氢、含氘系统低能能谱的差别较大,对中子能谱,特别是低能能谱敏感的积分量计算时,需确保低能能谱的准确性。由于氢氘的差异,不同的输运计算条件对含氢含氘系统的影响有较大差异,要区别对待含氢含氘两类系统。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 韩银录,张正军;~(209)Bi中子反应双微分截面的理论计算和分析[J];中国核科技报告;2001年00期
2 黄小龙;中子反应同质异能态截面比的系统学[J];高能物理与核物理;2001年03期
3 ;我国将建首座快中子反应堆[J];吉林电力;1996年04期
4 张玉山,赵守智,易小毅;加速器驱动模块式快中子反应堆[J];中国原子能科学研究院年报;1998年00期
5 蒲忠胜;关秋云;马军;严冬;;13.5—14.6MeV中子能区锗的同位素反应截面的测量[J];高能物理与核物理;2006年12期
6 庄友祥;中子共振自旋的测量方法述评[J];原子能科学技术;1982年03期
7 姚立山,靳玉玲;天然锡中子反应数据的评价和理论计算[J];中国核科技报告;1993年00期
8 路迅;我国将建造实验性快中子反应堆[J];工业技术进步;1997年02期
9 王耀清,刘桂生,张宝成,刘萍;TPLIB-94 69群截面库的研制[J];原子能科学技术;1995年05期
10 Ken Russell;;偷偷潜入的硅[J];工业设计;2009年02期
11 王洲,陈严;钠池内混合对流的研究[J];核科学与工程;1995年02期
12 ;《原子能科学技术》1983年总目录[J];原子能科学技术;1983年06期
13 姚立山;天然钛中子反应数据的理论计算[J];陕西师范大学学报(自然科学版);1997年04期
14 孔祥忠,王永昌,袁俊谦,胡尚斌,杨景康;14MeV快中子反应截面测量的进展[J];原子能科学技术;1995年04期
15 赵凯;李祝霞;吴锡真;王宁;张英逊;田俊龙;张焕乔;刘祖华;;~(40,48)Ca+~(90,96)Zr融合反应的动力学模型研究[J];中国原子能科学研究院年报;2005年00期
16 陈振鹏,齐卉荃;~(17)O系统的R矩阵分析[J];原子能科学技术;1992年04期
17 姚迈,宋占生,袁国明;快中子反应推堆容器筒节焊接的模拟分析[J];一重技术;1998年04期
18 姚立山;天然锡中子反应数据的评价和理论计算[J];陕西师范大学学报(自然科学版);1998年01期
19 侯素青;陈永寿;吴开谡;舒能川;李志宏;;大爆炸过程中合成碳氮氧的主要通道[J];中国原子能科学研究院年报;2009年00期
20 马功桂,王世明;天然铌全套中子反应数据的理论计算[J];四川大学学报(自然科学版);1994年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 蔡少辉;邓力;黄捷;;用中子方法检查爆炸物的理论研究工作进展[A];第九届全国核物理大会论文摘要汇编[C];1994年
2 杨祎罡;李铁柱;杜英超;李元景;刘以农;;光子诱发正电子湮没分析技术在金属材料缺陷特性分析中的应用研究[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(下册)[C];2008年
3 杨祎罡;李铁柱;杜英超;李元景;刘以农;;光子诱发正电子湮没分析技术在金属材料缺陷特性分析中的应用研究[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(2)[C];2008年
4 叶涛;张本爱;宋红州;;钚材料系统生成核分析[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
5 杜祥琬;张本爱;;略谈与核工程应用有关的若干低能核物理课题[A];第五次核物理会议资料汇编(上册)[C];1982年
6 宋红州;张谦;张本爱;;硅球壳中子源伴生γ泄漏谱实验的计算分析[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
7 田东风;纳忠杰;冯太付;;核反应中的Doppler效应[A];第八届全国核物理会议文摘集(上册)[C];1991年
8 司粉妮;胡青元;;银活化法和铅活化法的比较研究[A];第二届全国核技术及应用研究学术研讨会大会论文摘要集[C];2009年
9 张生栋;杨磊;郭景儒;王方定;崔安智;李金英;刁立军;;长寿命裂变产物核素~(126)Sn(n,γ)~(127)Sn~m和~(127)Sn~g热中子反应截面测量研究[A];第七届全国核化学与放射化学学术讨论会论文摘要集[C];2005年
10 杨祎罡;李兀景;;光中子输运特性研究[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(下册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 韩运成;高能光子轰击氘核产生带电π介子的实验研究[D];兰州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨国召;宽谱中子剂量当量及注量探头优化设计[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 张雅玲;中子与~9Be作用的次级中子双微分截面测量[D];兰州大学;2011年
3 罗磊;~(197)Au中子核反应数据的理论计算[D];郑州大学;2010年
4 李霞;使用HI-13加速器进行keV共振能区中子全截面测量的方法研究[D];中国原子能科学研究院;2006年
5 张开强;中子入射Gd核反应全套微观数据的理论计算[D];西北大学;2013年
6 赵凯;采用量子分子动力学模型研究低能核融合反应的动力学机制[D];中国原子能科学研究院;2005年
7 乐智希;二元慢化型中子剂量仪研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 黄锦锋;过热液滴探测器在中子和暗物质探测中的应用研究[D];广西大学;2012年
9 朱晓翔;一维离散纵标输运及燃耗计算程序的开发和应用[D];合肥工业大学;2003年
10 侯培友;20MeV以下n+~(56)Fe核反应kerma系数的模型计算[D];广西师范大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 ;俄罗斯核能工业集团公司首次亮相中国国际核工业展[N];远东经贸导报;2008年
2 本报记者 金楠;浮动核电站沿海小城市的福音[N];国家电网报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978