中子有效代時間算法研究

劉黎麗

摘 要：中子有效代時間是反應堆控制系統設計的重要參數之一，而蒙特卡羅程序不能直接計算中子價值，無法根據經典定義直接給出中子有效代時間。本文提出了一種利用微擾理論計算中子有效代時間的方法，該方法將求解中子有效代時間轉換為求解反應性隨微擾吸收體含量的變化率，容易用蒙特卡羅程序進行計算。通過對美國SPACE-R反應堆的中子有效代時間進行計算，可知微擾法能提高中子有效代時間計算的精確性。

關鍵詞：中子有效代時間 微擾法 中子價值

中圖分類號：TL329 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0105-02

微擾法將中子有效代時間的求解轉換為求反應性的變化率，而反應性的變化率可以由MCNP程序很方便的求得，從而解決了MCNP無法直接求中子代時間的問題。

2 驗證計算

為了對微擾法進行驗證，對美國的SPACE-R反應堆的中子有效代時間進行計算。SPACE-R反應堆的堆芯結構如圖1所示[3]。

為了進行對比，利用MCNP程序直接計算出不考慮中子價值的中子代時間為9.41×10-6s。

用微擾法計算中子有效代時間時，在堆芯中加入10B毒物，10B在2200m/s時的微觀吸收截面為3837×10-24cm2，可求得常數c的值為8.4556×10-16cm3/s。

堆芯反應性與10B原子數密度的關系如圖2所示。

經計算，微擾法得出的中子有效代時間為3.75×10-6s，遠遠小于MCNP直接計算得出的中子代時間，可見微擾法能提高中子有效代時間計算結果的精確性。

3 結語

本文提出了一種利用微擾理論計算中子有效代時間的方法，該方法將求解中子有效代時間轉換為求解反應性隨微擾吸收體含量的變化率，容易用MCNP程序進行計算。對美國SPACE-R反應堆的中子有效代時間進行驗證計算，微擾法計算得出的中子有效代時間為3.75×10-6s，遠小于MCNP直接計算得出的中子代時間（9.41×10-6s），可見微擾法能提高計算精度。

參考文獻

[1] Belgian Nuclear Research Centre.Monte Carlo calculation of the effective neutron generation time[J].Annals of Nuclear Energy，2006（33）：911-916.

[2] AL Hanson，DJ Diamond.Calculation of Kinetics Parameters for the NBSR[Z].Office of Scientific & Technical Information Technical Reports，2012.

[3] Otto D.Habedank，1Lt，USAF.Analysis of TOPAZ-II and SPACE-R space nuclear power plants using a modified thermionic model[Z]. 1993.