基于IKE模型的超臨界水中子熱散射研究.pdf

1、超臨界水堆是最具發(fā)展前景的四代堆型之一，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、熱效率高等顯著優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)外已提出許多超臨界水堆的概念設(shè)計(jì)，并進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究。其中，超臨界水熱中子散射問題及其相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的研究尚未進(jìn)行，這是反應(yīng)堆物理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。超臨界水中的中子熱化效應(yīng)會(huì)影響反應(yīng)堆的中子能譜、有效增殖因數(shù)等參數(shù)，進(jìn)而對(duì)反應(yīng)堆中子學(xué)計(jì)算、堆芯物理設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。
　　本文提出了基于IKE模型的超臨界水中子熱散射研究的課題，IKE模型是研究輕水中子熱散射問題較為成

2、熟的模型。但對(duì)于超臨界狀態(tài)下的水，其性質(zhì)相比常溫常壓水有很大不同。通過對(duì)超臨界水性質(zhì)的大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，水分子間的氫鍵作用不斷減弱，超臨界狀態(tài)下水分子間的氫鍵數(shù)量顯著降低。這會(huì)對(duì)水分子的受阻轉(zhuǎn)動(dòng)、平移運(yùn)動(dòng)以及振動(dòng)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響散射核模型的精確計(jì)算以及散射截面的準(zhǔn)確性。通過相應(yīng)的理論推導(dǎo)，確定了IKE模型的基礎(chǔ)參數(shù)，如水分子頻譜、離散振動(dòng)能量及平移權(quán)重等。這些參數(shù)在超臨界態(tài)下會(huì)發(fā)生變化，需要進(jìn)行相應(yīng)研究。
　　通過M

3、aterials Studio軟件對(duì)超臨界水的性質(zhì)進(jìn)行研究，計(jì)算了超臨界狀態(tài)下水分子的頻譜，結(jié)合國(guó)際上對(duì)于超臨界水拉曼光譜的研究成果，通過修改超臨界水分子頻譜、離散振動(dòng)能量及平移權(quán)重等，對(duì)IKE模型進(jìn)行修正，使之適用于超臨界水熱中子散射研究。采用Fortran進(jìn)行程序研發(fā)，實(shí)現(xiàn)修正IKE模型的數(shù)值求解，通過與評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)及NJOY計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，證明了修正IKE模型求解程序的準(zhǔn)確性。
　　研制超臨界水熱中子散射庫(kù)并進(jìn)行檢驗(yàn)，將制作的

4、超臨界水散射律文件與評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)中的散射律文件通過N JOY程序加工生成ACE格式熱化庫(kù)，通過自設(shè)例題的方式，采用蒙卡程序cosRMC進(jìn)行計(jì)算分析。通過對(duì)多個(gè)自設(shè)例題的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，熱譜例題中超臨界水熱化效應(yīng)對(duì)k∞的影響較大，而在快譜例題中熱化效應(yīng)并不重要;相比其他參數(shù)，超臨界水分子頻譜對(duì)k∞的影響較大。在超臨界水堆的相關(guān)設(shè)計(jì)中，要保證更高的反應(yīng)堆物理計(jì)算精度，則需要精確的超臨界水分子頻譜來(lái)修正IKE模型以制作超臨界水熱中子散射庫(kù);此外，不