基于中子能谱特征参数的外源驱动次临界系统反应性监测方法研究

Reactivity is an essential parameter for reactor safety. Existing reactivity monitoring methods are based on the measurement of neutron flux. In source driven subcritical system, these reactivity monitoring methods have to introduce complex parameters due to the strong driven source and cannot meet requirements of reactivity real-time monitoring. Reactivity monitoring method using neutron energy spectrum information is a potential monitoring method to solve problems mentioned above. This research proposed to study the relationship between neutron energy spectrum and reactivity of a source driven subcritical system by using numerical methods and experimental measurement. Study will establish and verify a new reactivity monitoring method of source driven subcritical system based on the neutron energy spectrum parameter. Project will extend the research idea of sub-criticality determination method and provide technical support for advanced nuclear energy system.

反应性是反应堆安全运行必不可少的测量参数。现有的反应性监测方法以采集中子通量密度信息为基础。在外源驱动次临界系统中，由于存在强驱动外源，这些反应性测量方法需要引入复杂修正因子，难以满足反应性的实时监测需要。利用中子能谱信息测量次临界系统反应性成为解决上述问题的可能方案之一。本研究运用数值计算与实验测量相结合的方法尝试利用中子能谱特征对外源驱动次临界系统反应性进行测量。研究将提出并验证一种利用中子能谱特征参数测量次临界系统反应性的新方法，这将拓展现有外源驱动次临界系统反应性测量方法的研究思路，为先进核能系统研究提供技术支持。

在外源驱动次临界系统中，由于存在强驱动外源，堆内中子通量存在畸变，影响现有反应性测量方法的稳健性。利用中子能谱信息测量次临界系统反应性成为解决上述问题的可能方案之一。本项目运用蒙卡模拟技术结合KUCA零功率实验装置实验数据，仿真计算了不同次临界度下的堆内中子能谱.通过研究中子能谱特征与外源驱动次临界系统反应性间的关系，优选出可用于测量的能谱参数；针对现有反应堆堆芯能谱在线测量技术瓶颈，提出利用多阈值电离室的堆芯中子能谱测量解决方案，并开展了模拟和实验验证工作。通过上述研究发现，堆芯高能区中子能谱随反应性降低会发生显著变化，且堆芯中子能谱对于反应性测量更加灵敏，有必要发展堆芯内的中子能谱测量技术；多阈值的裂变电离室结合“少道解谱”技术是一种可以长期用于堆芯中子能谱测量的潜在技术；通过不同解谱算法之间的相互对比和利用多阈值活化片开展的验证实验显示，该能谱测量方法具有较强的可行性与准确性，具备进一步开发应用潜力。