中國聚變工程試驗堆中子學分析中的GEANT4應用研究

任金才 徐 坤 葉民友 毛世峰 陸玉東

1（中國科學技術大學 物理學院 合肥230026）

2（中國科學院等離子體物理研究所 合肥230031）

中國聚變工程試驗堆（China Fusion Engineering Test Reactor，CFETR）［1］是中國磁約束聚變發展路線圖中的關鍵一步，目前正處于工程設計階段，其中包層系統在聚變堆能量導出、氚自持和輻射屏蔽方面起著關鍵作用。中子學分析對包層模塊的設計、建造和運行等具有重要意義，同時也為聚變堆的屏蔽和輻射防護提供參考。聚變中子學關注的問題包括中子在裝置中的輸運，材料的燃耗、活化和嬗變等［2］，典型模擬軟件是由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LosAlamos National Laboratory）開發和維護的程序MCNP（Monte Carlo N Particle Transport Code）。同時，國內外相關研究機構也在為聚變中子學分析尋找其他可用工具［3-8］，如Tripoli、Serpent、GEANT4、SuperMC等。

GEANT4（GEometry ANd Tracking）［9］是由歐洲核子研究中心CERN（European Organization for Nuclear Research）主導開發的、用于計算粒子在探測器中精確輸運過程的開源軟件工具包，可以設置所使用的物理過程、處理復雜的幾何模型，并可以優化適應各種不同的應用［10］。作為一款開源程序包，使用者可以根據實際需要對GEANT4進行修改、擴展和完善。近來，西班牙能源、環境和技術研究中心（CⅠEMAT）、德國卡爾斯魯厄理工學院（KⅠT）等國外研究機構開展了GEANT4在中子學分析中的應用研究［3，11-13］，包括評價核數據庫的應用、微分基準測試、積分基準測試和實驗基準測試等，目前正在積極推進GEANT4在聚變堆中子學分析中的工程應用。

GEANT4中發布了專用的G4NDL格式截面庫，數據主要來源于 ENDF/B-ⅤⅠⅠ.1 數據庫（G4NDL-4.2），而在聚變中子學分析中截面數據庫一般選用聚變評價核數據庫FENDL。……