外源驱动次临界系统中子学动态参数高阶谐波影响机理与反应性准确测量

In a subcritical system driven by external sources, neutron kinetic parameters play important roles in accurate reactivity measurement and system dynamic property. The influence of high order modes caused by synergistic effects of external source and deep subcriticality pose new challenges to reactor neutronics theory and experimental methods..This project will firstly study algorithms for high order λ and α modes transport calculation. Then using biorthogonality property of each mode, a mode analyzing method for subcritical reactor system will be established. Based on the method, optimized expansion modes and their physical meanings will be explored. Through analyzing the influence of high order modes under synergistic effects of external source and deep subcriticality, mechanism of high order mode effects on steady state spatial effect, kinetic distortion and neutron kinetic parameters in deep subcritical system will be studied. Finally, experiments on deep subcritical system driven by static and pulse external sources will be performed to verify high order mode analyzing method for neutron flux density and kinetic parameters under synergistic effects of external source and deep subcriticality. Calculating and measuring methods for high trust kinetic parameters will be established to realize accurate absolute reactivity measurement in deep subcriticality solving the problem of contradictions between calculated and measured values..This project is of great significance to the development and improvement of the theory and experimental system of neutronics in the subcritical reactor system.

中子学动态参数是外源驱动次临界反应堆反应性准确测量与系统动态特性研究的关键，外源与深次临界度协同作用下高阶谐波影响对反应堆中子学理论与实验方法提出了新挑战。.本项目拟首先开展中子输运高阶λ、α谐波计算方法研究；其次，基于谐波双正交特性，建立次临界反应堆系统中子通量谐波分析方法，开展不同外源模式下谐波展开基函数优化研究并探索其物理内涵，分析外源和深次临界度协同作用下中子通量谐波影响规律，揭示深次临界系统中子通量“稳态空间效应”和“动力学畸变”以及动态参数的高阶谐波影响机理；最后，开展深次临界反应堆系统稳态与脉冲外源驱动实验，验证外源与深次临界度协同作用下中子通量和动态参数的高阶谐波分析理论，建立高可信的动态参数计算方法与测量技术，实现深次临界绝对反应性准确测量，解决理论计算与实验测量的自洽性问题。.本项目对发展和完善次临界反应堆系统中子学理论与实验体系具有重要意义。

中子学动态参数是外源驱动次临界反应堆反应性准确测量与系统动态特性研究的关键，外源与深次临界度协同作用下高阶谐波影响对反应堆中子学理论与实验方法提出了新挑战。.本研究研制了用于高阶谐波计算的确定论程序与蒙卡程序各一套，并进行计算程序的基准题确认与code to code验证，为次临界反应堆系统中子学高阶谐波分析提供谐波计算工具。同时，基于谐波展开理论，建立了稳态中子通量的λ和瞬发α高阶谐波展开方法，研制了用于稳态高阶谐波中子通量重构计算的程序HARM_RECON，并通过基准题验证了程序的正确性与准确性。通过对稳态中子通量重构的谐波展开分量计算，分析了各阶谐波对稳态中子通量的影响，研究了各阶谐波对动态参数的贡献及各阶谐波的空间分布规律。针对动态过程深次临界反应堆系统动态中子学特性高阶谐波理论研究，研制了瞬态中子通量重构程序ADS_PNS_REC，通过对不同次临界度，不同位置处及不同能群中子通量重构的计算，完成动态过程各阶谐波的空间、能谱随外源和次临界度变化的研究，总结了动态参数随时间变化规律和渐近特性。通过与稳态外源驱动模式下深次临界反应堆系统动态参数进行比较，分析了不同外源驱动模式下深次临界反应堆系统动态参数的差异。同时，利用渐近动态参数，完成了基于高次谐波滤除的瞬发衰减常数法在次临界绝对反应性测量中的理论研究与方法验证。.在实验方面，本项目研制了基于改进源倍增方法、高阶谐波滤除的瞬发衰减常数法和落棒法于一体的反应性测量系统，并通过对“启明星2#-铅堆”、铀水栅零功率实验装置及铀溶液零功率实验装置设定不同次临界度，开展了次临界反应性测量实验，验证了我方自主设计的测量系统在反应堆绝对反应性测量上的正确性与准确性，并完成了稳态/动态中子学特性高阶谐波分析方法的实验验证。.本项目对发展和完善次临界反应堆系统中子学理论与实验体系具有重要意义。