中子有效代时间算法研究

刘黎丽

摘 要：中子有效代时间是反应堆控制系统设计的重要参数之一，而蒙特卡罗程序不能直接计算中子价值，无法根據经典定义直接给出中子有效代时间。本文提出了一种利用微扰理论计算中子有效代时间的方法，该方法将求解中子有效代时间转换为求解反应性随微扰吸收体含量的变化率，容易用蒙特卡罗程序进行计算。通过对美国SPACE-R反应堆的中子有效代时间进行计算，可知微扰法能提高中子有效代时间计算的精确性。

关键词：中子有效代时间 微扰法 中子价值

中图分类号：TL329 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0105-02

微扰法将中子有效代时间的求解转换为求反应性的变化率，而反应性的变化率可以由MCNP程序很方便的求得，从而解决了MCNP无法直接求中子代时间的问题。

2 验证计算

为了对微扰法进行验证，对美国的SPACE-R反应堆的中子有效代时间进行计算。SPACE-R反应堆的堆芯结构如图1所示[3]。

为了进行对比，利用MCNP程序直接计算出不考虑中子价值的中子代时间为9.41×10-6s。

用微扰法计算中子有效代时间时，在堆芯中加入10B毒物，10B在2200m/s时的微观吸收截面为3837×10-24cm2，可求得常数c的值为8.4556×10-16cm3/s。

堆芯反应性与10B原子数密度的关系如图2所示。

经计算，微扰法得出的中子有效代时间为3.75×10-6s，远远小于MCNP直接计算得出的中子代时间，可见微扰法能提高中子有效代时间计算结果的精确性。

3 结语

本文提出了一种利用微扰理论计算中子有效代时间的方法，该方法将求解中子有效代时间转换为求解反应性随微扰吸收体含量的变化率，容易用MCNP程序进行计算。对美国SPACE-R反应堆的中子有效代时间进行验证计算，微扰法计算得出的中子有效代时间为3.75×10-6s，远小于MCNP直接计算得出的中子代时间（9.41×10-6s），可见微扰法能提高计算精度。

参考文献

[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.