重大研究項目

1、重大研究項目加速器驅(qū)動潔凈核能系統(tǒng)物理及技術(shù)基礎(chǔ)研究1 “加速器驅(qū)動潔凈核能系統(tǒng)的物理及技術(shù)基礎(chǔ)研究”項目總結(jié)報告 *夏海鴻 1，2，趙志祥 1（ 1 中國原子能科學(xué)研究院，北京 102413 ；2 西北核技術(shù)研究所 ） 人們在享受核電帶來的巨大好處時，也不得不面對核電產(chǎn)生的核廢料，尤其是長壽 命核廢料的最終處理處置難題。根據(jù)對核電站廢物的潛在生物危害性分析，核電站廢物 的遠(yuǎn)期風(fēng)險決定于長壽命高放廢物，其中，主要是Np, Am Cm等被稱為次量錒系核素（MA）的核素和長壽命裂變產(chǎn)物（LLFP）。MAffi LLFP要衰變數(shù)十萬年才能達(dá)到天然鈾的毒 性水平。大量的如此長壽命高放廢物進(jìn)行地質(zhì)深埋處

2、置是有環(huán)境風(fēng)險的。 國際上早于 20 世紀(jì)60年代就提出了采用分離和嬗變（Partitioning and Transmutation, P&T的方法處置中、長壽命高放廢物。即首先將長壽命錒系核素和長壽命裂變產(chǎn)物從高放廢物中 分離出來，然后再集中進(jìn)行嬗變，使其變?yōu)榉€(wěn)定或短壽命的核素。分離和嬗變可以在充 分利用資源的同時，大大降低核廢料的毒性和體積，采用分離和嬗變的技術(shù)路線，結(jié)合 必要的少量高放廢物的深埋處置是處理、處置MAffi LLFP的合理的選擇。加速器驅(qū)動的次臨界系統(tǒng)（ADS是嬗變核廢料的最強(qiáng)有力工具。ADS的研究與開發(fā) 是一個集加速器、反應(yīng)堆物理、核物理、材料科學(xué)、核化學(xué)等多學(xué)科于一身

3、的綜合性系 統(tǒng)工作。核科技界認(rèn)為ADS是一條有前途的新一代核能開發(fā)的技術(shù)路線。國際原子能機(jī) 構(gòu)把它列入新型核能系統(tǒng)中稱之為“新出現(xiàn)的核廢物嬗變及能量產(chǎn)生的核能系統(tǒng)” 。研 究成果將具有良好的資源效益、安全效益、環(huán)境效益，是我國核裂變能可持續(xù)發(fā)展值得 探索的新技術(shù)途徑，也是國際上目前研究的一個熱點。“加速器驅(qū)動潔凈核能系統(tǒng)的物理及技術(shù)基礎(chǔ)研究” 于 1999年 11月科技部批準(zhǔn)立 項， 2000 年 9 月 27 日在中國原子能科學(xué)研究院啟動實施。主要承擔(dān)單位是中國原子能 科學(xué)研究院和中國科學(xué)院高能物理研究所，項目依托單位為國防科工委和中國科學(xué)院。 參加單位還有北京大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、

4、南華大學(xué)、西南物理研究院、西北 核技術(shù)研究所等，投入人員 70 余人。5 年的主要研究內(nèi)容為反應(yīng)堆物理及外源驅(qū)動零功率次臨界反應(yīng)堆實驗、強(qiáng)流加速 器物理及相關(guān)的單項技術(shù)、核物理基礎(chǔ)、 ADS系統(tǒng)物理性能研究等諸方面。與先進(jìn)核能 國家比較，我國的ADS研究起步較晚，投入也較少。但由于充分利用了承擔(dān)單位的技術(shù) 積累、很好地借鑒了國外的先進(jìn)經(jīng)驗并且充分發(fā)揮了科研人員的積極性和創(chuàng)造性， 目前， 我國ADS研究整體上達(dá)到國際水平，有些 已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，得到了國際同行的認(rèn) 可。我國在國際上相關(guān)領(lǐng)域已占有一席之地，我們的項目已被國際同行列入國際發(fā)展勢 態(tài)圖表，具有一定的國際影響力。我國在國際合作中有了

5、實在的份量，人員往來日益活 躍與頻繁，與意大利、瑞士、日本、韓國等都有合作框架。2005年，我們還成功舉辦了“第三屆亞洲ADS會議”，來自日本、韓國及瑞士三方的9名代表和中方30多名代表參 加了會議。我們的研究成果可以歸納如下。1）在國際上第1個建立了快-熱耦合的ADS次臨界實驗平臺 在ADS研究初期，我們即提出 ADS快-熱耦合的概念，內(nèi)區(qū)為快區(qū)，由天然鈾、錒 系核和鉛（或鈉）組成，外區(qū)為熱區(qū)。內(nèi)區(qū)可看成是中心的散裂中子源的中子倍增器，在嬗變錒系核廢料、 轉(zhuǎn)換核燃料的同時具有放大外中子源的作用， 并有一定的能量輸出； 外區(qū)主要具有放大內(nèi)區(qū)中子的作用并產(chǎn)生能量。之后，國外也相繼提出了ADS快快

6、-熱耦合的設(shè)計。經(jīng)過 5 年的艱苦努力，攻克了設(shè)計、加工、制造中的許多難關(guān)，終于建成了 國際上第1個實現(xiàn)了快-熱耦合的ADS次臨界實驗裝置一一啟明星1#次臨界實驗平臺。 國際原子能機(jī)構(gòu)將于2006年10月召開ADS氐濃化會議，而我國的啟明星1#已經(jīng)實現(xiàn)了 ADS氐濃化要求。因此，國際原子能機(jī)構(gòu)特地邀請我們的專家去作報告。2）建立了具有國際先進(jìn)水平的強(qiáng)流 RFC加速器這是繼美國Los Alamos國立實驗室的CW莫式LEDA-RFC之后所建造的功率最高的 RFQ 加速器。我們的RFQ加速器是按CW設(shè)計、加工、建造的，但是，由于束流功率水平需 要逐步提高，所以第1步目標(biāo)是6%工作比，以后再逐步提高

7、到 CW選擇6%工作比是 受限于高能物理研究所1號廳現(xiàn)有水冷供給能力，其供電能力也不能支持CW運行。但即使運行在6%工作比，此RFC束流功率在目前仍然僅次于 LEDA-RFQ強(qiáng)流加速器所采 用的四翼型RFC具有很高的技術(shù)挑戰(zhàn)，發(fā)展強(qiáng)流質(zhì)子加速器的各國無不把它作為需要突 破的首選技術(shù)關(guān)鍵，投入大量時間和經(jīng)費，開發(fā)其技術(shù)。法國、意大利、韓國等于 1997 年左右開始強(qiáng)流RFQ勺研制，目前，僅有韓國于2001年建立了 1臺3 MeV勺RFQ但由 于加工失誤，不僅頻率不對，流強(qiáng)也遠(yuǎn)沒達(dá)到設(shè)計值，只好重新建造。而法國、意大利 到什么時候建成目前尚無定數(shù)。由此可見，強(qiáng)流 RFQ加速器的建造是十分困難的，有

8、一 系列技術(shù)難題有待克服，必須要有所創(chuàng)新。我們選擇了高起點出發(fā)、跳躍式發(fā)展的創(chuàng)新 技術(shù)路線，跳過冷莫研制階段，直接進(jìn)入工藝莫研制。由此，我們省去兩年的時間和近 百萬元的經(jīng)費，并很快地縮短我們與國際水平的差距。在RFQ物理設(shè)計、腔體制造、實驗研究和射頻功率源改造中我們也都有所創(chuàng)新。雖然起步較晚，已經(jīng)很快達(dá)到國際先進(jìn) 水平。3）建立了具有國際先進(jìn)水平的強(qiáng)流離子源成功研制了 ECR微波離子源，該離子源結(jié)合電磁，永磁及鐵回路，和國內(nèi)外傳統(tǒng)的 同類型離子源相比， 具有結(jié)構(gòu)緊湊， 維修方便等優(yōu)點， 其主要性能指標(biāo)如引出束流密度、 引出束流發(fā)射度、運行可靠性等均接近國外先進(jìn)水平。在ECR離子源研制工作中，解

9、決了目前國內(nèi)外同類離子源普遍存在的在引出強(qiáng)流離子束的情況下， 因二次電子回轟造成 離子源壽命受限制的問題，取得了創(chuàng)造性的成果。在本項目研究的強(qiáng)流ECF離子源、強(qiáng)流低能束聚焦磁透鏡及相關(guān)技術(shù)成果基礎(chǔ)上，為其他項目研制成功1臺D強(qiáng)流低能機(jī)，并已投入實際運行，ECR離子源連續(xù)數(shù)月工作，累計出束時間超過 400 h，一直不需任 何維護(hù)，證明了它的可靠性。4） 在國際上首次解決用中子源倍增實驗測量的keff 與理論值差別的問題 這個問題從上個世紀(jì) 80 年代以來國際上一直未解決。為了解決這一問題，人們試圖用不同的方法來對測量的 keff 值進(jìn)行修正，提出了不同的改進(jìn)中子源倍增實驗方法。 我們從有源輸運方

10、程出發(fā)， 結(jié)合源倍增方法的定義給出實際用中子源倍增實驗測量的是 在ADS研究中所引進(jìn)的參數(shù)ks而不是參數(shù)keff，我們也對參數(shù)ks和參數(shù)keff之間的關(guān)系 進(jìn)行了實驗驗證，指出參數(shù) keff是決定系統(tǒng)的安全問題，而參數(shù) ks是怎樣利用外中子源 問題。同時，研究也表明在用中子源倍增方法臨界外推實驗時，實際是兩個參數(shù)都是趨 于 1，因此，看不出它們的差別，但在用中子源倍增方法測量參數(shù)時，實際測量的是的 參數(shù) ks 而不是參數(shù) keff 。5）在國內(nèi)首次建立和配套了 ADS中子學(xué)研究專用計算機(jī)軟件系統(tǒng)并開展 ADS工程 概念優(yōu)化方案計算將ADS中子輸運計算與燃耗計算的耦合，在國內(nèi)是屬于創(chuàng)新性的工作，

11、達(dá)到國際同 類研究水平，并在國內(nèi)首次開展 ADS工程概念優(yōu)化方案計算，達(dá)到國際同類研究水平。 完成了以核廢物嬗變、產(chǎn)能和釷資源利用為目標(biāo)的加速器驅(qū)動快 -熱耦合次臨界系統(tǒng)的 概念設(shè)計。該概念設(shè)計有以下優(yōu)點與創(chuàng)新性： （1） 由于快 -熱耦合，快中子包層相當(dāng)于 中子放大器（放大系數(shù)可達(dá)到 10 以上），因而大大降低了對質(zhì)子加速器束流強(qiáng)度及能量 的要求；（2）快包層對MA有極好嬗變性能與能力，熱包層用于對長壽命裂變產(chǎn)物的嬗 變及產(chǎn)能，因而兼顧了嬗變及產(chǎn)能的要求； （3） 熱包層采用钚 - 釷燃料循環(huán)，為釷的利 用開辟了新的途徑； （4） 對快- 熱耦合裝置的物理設(shè)計中一些新問題（如放大系數(shù)，耦 合

12、系數(shù)等）的計算，提出并建立了理論模型與計算方法。這些都是反應(yīng)堆物理學(xué)科中有 待解決的新問題。6）建立了國際水平的ADS專用中子和質(zhì)子微觀數(shù)據(jù)評價庫這是繼美國、日本后建立的中高能評價數(shù)據(jù)庫。 評價數(shù)據(jù)與新的實驗數(shù)據(jù)符合更好， 特別是發(fā)射中子、質(zhì)子、氘、氚、3He和a粒子的雙微分截面的結(jié)果是國際上最好。部 分核評價的結(jié)果已發(fā)表在 Nuclear Physics A、 Nuclear Science and Engineering 、 Nuclear Instruments and Methods B 和高能物理與核物理等雜志上。大部分 微觀數(shù)據(jù)已經(jīng)制作成多群常數(shù)提供使用。在建庫的同時，還發(fā)展了自己

13、的中能核數(shù)據(jù)的 理論計算程序MEN。亥程序在平衡反應(yīng)的Hauser-Feshbach理論中嚴(yán)格考慮了寬度漲落 修正；在預(yù)平衡反應(yīng)的激子模型中，包括了輕復(fù)雜粒子（3He 4He氘和氚）發(fā)射的拾 取機(jī)制；考慮了多次預(yù)平衡發(fā)射過程；適用的入射粒子能區(qū)較寬。7）創(chuàng)造性地進(jìn)行了專用材料研究高劑量輻照是ADS材料輻照效應(yīng)研究的一個關(guān)鍵問題?，F(xiàn)有中子和質(zhì)子源用于這樣高劑量的輻 射損傷研究需要幾百天至幾年的輻照時間。而我們采用重離子輻照僅需要幾十分鐘至幾十小時，輻 照劑量即可高達(dá) 100 dpa ，大大縮短了研究周期。經(jīng)過重離子輻照模擬高劑量中子或質(zhì)子產(chǎn)生的輻 照效應(yīng)的可靠性實驗驗證后，用重離子輻照模擬方法進(jìn)

14、行了多種國產(chǎn)ADS散裂中子源束窗和靶材料高劑量輻照效應(yīng)的性能試驗。 在國內(nèi)首次進(jìn)行了鎢靶材與冷卻劑的相容性試驗以及鎢靶材 -包殼的復(fù) 合工藝試驗研究，為 ADS靶系統(tǒng)提供鎢靶材料與冷卻劑的相容性數(shù)據(jù)，為ADS試驗裝置的鎢靶件制造提供工藝參數(shù)的參考數(shù)據(jù)。8）探索性研究取得積極成果 首次以正面的觀點和積極的態(tài)度從裂變核能持續(xù)發(fā)展的角度系統(tǒng)地分析研究了核廢料核素的價值。研究表明，從中子學(xué)價值和環(huán)保價值考慮，核廢料核素有必要而且也 可能通過開發(fā)ADS技術(shù)加以循環(huán)利用。對ADS特有的輻射防護(hù)問題開展了研究，特別是 對ADS系統(tǒng)由于質(zhì)子束管存在產(chǎn)生的輻射計量問題的研究，對ADS的系統(tǒng)屏蔽計算等在 國內(nèi)是第

15、一次。在國內(nèi)首次研究建立了 ADS系統(tǒng)瞬態(tài)仿真平臺，并利用該平臺對 ADS系 統(tǒng)加速器束流瞬變事故過程進(jìn)行了仿真研究。靶區(qū)流場可視化研究、靶區(qū)流場的數(shù)值模 擬、靶區(qū)流場的優(yōu)化設(shè)計跟蹤了國外的相關(guān)研究，在國內(nèi)屬創(chuàng)新性研究。其中，靶區(qū)流 場的優(yōu)化設(shè)計中的部分思路，在國外也未見報道。靶件熱應(yīng)力分析方法的建立在國內(nèi)屬 于創(chuàng)新性研究。* 國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目（ G1999022600）2 ADS 次臨界中子學(xué)研究進(jìn)展史永謙，夏 普，朱慶福，李義國，張 巍，曹 健，權(quán)艷慧，羅皇達(dá)，吳曉飛ADS系統(tǒng)反應(yīng)堆物理基礎(chǔ)研究為中國科技部 973項目“加速器驅(qū)動核能系統(tǒng)的物理 及技術(shù)基礎(chǔ)研究”的第 2課題。五

16、年來，已經(jīng)完成了計劃任務(wù)書中規(guī)定的所有的項目， 包括第1階段的穩(wěn)態(tài)外源（252Cf）驅(qū)動水堆零功率次臨界（東風(fēng) 3號）實驗及分析和第 2 階段的建立“啟明星”實驗裝置并開展初步實驗研究。在第 1 階段，先后探討了次臨界度及能譜的測量方法，解決了用中子源倍增實驗測 量的 keff 與理論值差別的問題，這個問題是上個世紀(jì) 80 年代以來國際上一直未解決的。 指出用中子源倍增實驗測量的是在 ADS研究中所引進(jìn)的ks而不是keff，并對ks和keff之間的關(guān)系進(jìn)行了實驗驗證，得出 keff是決定系統(tǒng)的安全問題，而 ks是怎樣利用外中子源 問題。在第2階段，建立啟明星1#實驗裝置。在該平臺上可研究ADS

17、次臨界系統(tǒng)有效增殖 因子keff實時測量和監(jiān)督的方法；可宏觀檢驗相關(guān)核數(shù)據(jù)和校核中子學(xué)計算程序；可開 展ADS次臨界系統(tǒng)中子學(xué)研究（外中子源對次臨界反應(yīng)堆的影響）；可開展長壽命核素 嬗變實驗和研究。為此，要求其結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確，材料參數(shù)可靠；結(jié)構(gòu)合理，操作方便， 安全可靠；次臨界裝置邊界清楚，除束中 子源外杜絕散射中子進(jìn)入裝置水平高度可調(diào)次臨界反應(yīng)堆有效增殖系數(shù)在_950.98之間可 調(diào)。在建立“啟明星#實驗裝置時攻克了加工制造中的許多關(guān)鍵問題，在國際上建立了第 快-熱耦合的ADS次臨界實驗平臺，實現(xiàn)了AD敦臨界反應(yīng)堆的低濃化要求。平臺具有國際先進(jìn) 水平，并得到了較大的國際影響。瑞典、美國和西班牙

18、等國表示了極大興趣，并愿與我 國進(jìn)行合作，共同研究。啟明星1#次臨界實驗平臺現(xiàn)已開展的研究有：實驗外推臨界值；快區(qū)熱中子通量的 徑向和軸向分布測量；快區(qū)燃料元件與熱區(qū)邊沿燃料元件的關(guān)系測量；在線測量次臨界系 統(tǒng)對外中子源的瞬時響應(yīng)等。3啟明星1#次臨界裝置上第1階段實驗研究史永謙，夏 普，朱慶福，李義國，張巍，曹健，權(quán)艷慧，羅皇達(dá)，吳曉飛在啟明星1#次臨界裝置設(shè)計、加工過程中，先后建立在線、瞬時響應(yīng)的測量儀器-次臨界反應(yīng)堆多時空動態(tài)測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括16個3He探測器及其前置放大器、16個主 放大器、16個甄別成型單道及1臺16通道同時信號采集和分析器，可測量 ADSI明星次臨 界實驗平臺對

19、加速器束流的瞬時響應(yīng)，同時購買3He管 16個（ ：10 mm 125 mm）用于16通道 同時信號采集；建立熱中子通量在線測量系統(tǒng) （用3Het4個（：10 mmx 10 mm）同時測量）； 研制噪聲測量分析系統(tǒng)，購買反應(yīng)堆啟動儀器2套,反應(yīng)堆功率測量儀器兩套用于啟明星 1#次臨界裝置運行使用。啟明星1#次臨界裝置建成后于2005年7月18日舉行了首次裝料儀式，之后進(jìn)行了第1 階段的實驗研究，即用Am-Bet態(tài)外中子源驅(qū)動啟明星1#次臨界裝置，測量其中子學(xué)特 性，包括：首次外推實驗（結(jié)果列于表 1,快區(qū)所加元件數(shù)為半根，熱區(qū)所加元件數(shù)為 根，無反射層時平均值為2 333 19,有反射層時平均

20、值為2 312 21）；外中子源在堆 芯不同位置的相對價值（表2）；快區(qū)熱中子通量的徑向和軸向分布測量（圖 1、2）；無 熱區(qū)元件時，探測器在屏蔽層內(nèi)和快區(qū)邊沿時，中子計數(shù)隨快區(qū)元件增加的變化規(guī)律 （圖 3、4）。首次外推實驗包括：1）加外中子源,測量本底；2）加快能譜區(qū)燃料元件264根, keff =0.487 ； 3）加熱能譜區(qū)燃料元件4圈540根, keff =0.7，中子計數(shù)由以上數(shù)據(jù)外推；4） 按外推臨界值1/2加料，至keff =0.9，實驗外推臨界確定了最后裝載。表1啟明星1#倒數(shù)外推結(jié)果條件探測器距源位置（mm外推值0175350無反射層1#2 3042 3302 3532#2

21、 3082 3402 3353#2 3292 3662 334有反射層1#2 3042 3142 3192#2 2982 3252 3113#2 2662 3382 333表2外源不同位置的相對價值源位置（cm）017.5355060相對價值1.000 00.846 9 0.004 50.485 5 0.044 80.167 5 0.017 40.054 58 0.001 3圖1快區(qū)熱中子通量軸向分布測量結(jié)果加入熱區(qū)元件數(shù)，根：1 10; 29; 3 8; 4 7; 56; 6 5; 7 4; 83; 92 ; 10 1圖2快區(qū)熱中子通量的徑向分布測量結(jié)果力口入熱區(qū)元件數(shù)，根：1 0; 2 1

22、0; 3 17.5 ; 425; 5 35; 642.5圖3無熱區(qū)元件時，探測器在反射層邊沿時，中子計數(shù)隨快區(qū)元件增加的變化規(guī)律1 1號探測器；2 2號探測器；3 3號探測器圖4無熱區(qū)元件時，探測器在快區(qū)邊沿時，中子計數(shù)隨快區(qū)元件增加的變化規(guī)律4啟明星1#次臨界裝置上第2階段實驗研究史永謙，夏 普，朱慶福，李義國，張巍，曹健，權(quán)艷慧，羅皇達(dá)，吳曉飛啟明星1#次臨界裝置建成后，在第1階段的實驗研究即用Am-Be穩(wěn)態(tài)外中子源驅(qū)動 啟明星1#次臨界裝置，Am-Be穩(wěn)態(tài)外中子源的平均中子能譜約 4 MV初步測量了其中子 學(xué)特性后，又于2005年10月到11月進(jìn)行了第2階段的實驗，即用高壓倍加器產(chǎn)生的

23、脈沖外中子源驅(qū)動啟明星1#次臨界裝置。高壓倍加器產(chǎn)生的脈沖外中子源能譜為 14 MV 測量其中子學(xué)特性，包括：1）驗證第1階段的實驗，外推臨界質(zhì)量；2）跳源方法測量 啟明星1#的不同裝載時的次臨界度；3）用脈沖外中子源驅(qū)動啟明星1#次臨界裝置，測 量不同裝載下不同空間位置的中子衰減特性等。其中，外推臨界質(zhì)量與第1階段的實驗研究在測量誤差范圍內(nèi)一致，說明不同能量 的外源來源驅(qū)動啟明星1#次臨界裝置，其臨界質(zhì)量不變。但是，由于中子能量不一樣， 在快區(qū)天然鈾的作用距離不一樣， 前者在快區(qū)天然鈾的第6圈快區(qū)外圍的中子探測器中 子計數(shù)最大，而后者則在快區(qū)天然鈾的第 8圈快區(qū)外圍的中子探測器中子計數(shù)最大，

24、這 說明外源中子能量越大，對快區(qū)天然鈾的作用距離越大，這對今后工作，即用散裂中子 源具有重要指導(dǎo)意義。在建立的ADS次臨界實驗中子通量密度時空分布測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上，在4個不同測量位置，開展了 5個次臨界度下的動態(tài)測量，利用理論與實驗相結(jié)合估算的次臨界 度分別為 keff =0.980 0，0.977 6、0.975 2、0.971 6、0.968 0，獲得了大量的實驗數(shù) 據(jù)。本工作發(fā)現(xiàn)在同一裝載下不同空間位置測出的瞬發(fā)中子衰減常數(shù)差別較大，表明空間效應(yīng)非常顯著。跳源方法測量啟明星1#的不同裝載時的次臨界度也是在 4個不同的測 量位置、開展了 5次次臨界度下的動態(tài)測量，與次臨界度中子通量密度

25、時空分布測量相 同，獲得了大量的實驗數(shù)據(jù)，表明空間效應(yīng)非常顯著，需要在下階段進(jìn)行深入研究。5啟明星1#中子通量密度測量實驗權(quán)艷慧，史永謙，夏普，朱慶福，吳曉飛，張 巍，羅皇達(dá)啟明星1#是由1個快中子能譜區(qū)/熱中子能譜區(qū)耦合組成的堆芯和由外中子源來驅(qū) 動的次臨界系統(tǒng)。快中子能譜區(qū)在堆芯內(nèi)部，熱中子能譜區(qū)在堆芯外部，快區(qū)不僅能夠 提供快中子能譜，還可放大外中子源用于驅(qū)動熱區(qū)，熱中子能譜區(qū)主要用來能量放大以 維持裝置的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。在此裝置上開展通量測量實驗是為了了解這種新型快熱耦合 裝置跟其它裝置相比有何異同，分別用高壓倍加器驅(qū)動產(chǎn)生的氘氚反應(yīng)和镅鈹外中子源 研究整個堆的通量分布，以便于開展核嬗變

26、研究工作。在此裝置上進(jìn)行4種情況下的中子通量密度分布實驗：1）空裝載時的快區(qū)中子通 量分布（利用镅鈹外中子源驅(qū)動）；2）只有快區(qū)元件時的快區(qū)中子通量分布（利用镅鈹 外中子源驅(qū)動）；3）滿裝載時的快區(qū)中子通量分布（利用镅鈹外中子源驅(qū)動）；4）滿裝 載時的快、熱區(qū)以及屏蔽層的中子通量分布(加速器驅(qū)動)。第13種通量分布實驗是利用小的3He管測量，分別測量軸向、徑向的通量分布， 第4種是利用銅絲來測量通量分布，將銅絲放在堆里照射，照射完后用高純鍺譜儀測量 每一小段的通量分布。實驗中所用到的小3He管是?10 mm 10 mm活性段10 mm的正比計數(shù)管。這類計數(shù) 管是利用3He(n, p)反應(yīng)，探測

27、快中子和中能中子的效率為 0.01%數(shù)量級，隨能量顯著 變化。6 Rossi- a法用于ADS次臨界系統(tǒng)測量羅皇達(dá)，史永謙，朱慶福，曹健，張巍本實驗用Rossi-：法測量啟明星1#的瞬發(fā)中子衰減常數(shù)。在建立這套測量系統(tǒng)過程 中對實驗原理和所測量的動態(tài)參數(shù)進(jìn)行了研究，并Rossi-:方法進(jìn)行了理論推導(dǎo)，導(dǎo)出了需要測量的動態(tài)參數(shù)一一瞬發(fā)中子衰減常數(shù)：的表達(dá)式。Rossi-:方法測量系統(tǒng)設(shè)備的 構(gòu)成主要有3He中子計數(shù)管、前置放大器、主放大器、Counter/Timer類型的數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)及其軟件系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的重點部分是數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析軟件。編制的數(shù) 據(jù)采集分析軟件性能穩(wěn)定，能高速準(zhǔn)確地采集

28、中子脈沖信號，并可存儲下來便于以后再 次對其分析，或用其它方法如費曼法等對其分析以獲得堆的動態(tài)參數(shù)。在啟明星1#上測量了相當(dāng)長時間，獲得了大量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了裝 置在不同的次臨界度下的瞬發(fā)中子衰減常數(shù)，然后擬合出緩發(fā)臨界時的瞬發(fā)中子衰減常數(shù)并求出次臨界度。7啟明星1#次臨界中子學(xué)動態(tài)實驗研究進(jìn)展曹健，史永謙，夏普，朱慶福，張巍，羅皇達(dá)，李義國，權(quán)艷慧，吳曉飛在次臨界實驗平臺啟明星1#上開展中子學(xué)動態(tài)實驗研究有助于深入了解和認(rèn)識 ADS 系統(tǒng)的中子學(xué)時空特性，對今后合理設(shè)計、安全運行ADS次臨界系統(tǒng)具有重要意義。ADS 次臨界中子學(xué)動態(tài)實驗研究已經(jīng)取得很大進(jìn)展。建立了 ADS次臨界實驗中子通量密度時空分布測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 該測量與數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)由8支3He正比計數(shù)管，集成了 8個通道的前置放大器和主放大器加單道，1 塊集成了 8個通道的數(shù)據(jù)采集卡以及相關(guān)軟件組成。測量方式靈活，可任意選取從 1道 至8道的測量方案。通過在次臨界實驗平臺啟明星1#上進(jìn)行安裝和調(diào)試，表明該系統(tǒng)硬件性能穩(wěn)定，數(shù) 據(jù)采集的結(jié)果顯示直觀，數(shù)據(jù)處理調(diào)用采集結(jié)果方便。系統(tǒng)整體功能比較強(qiáng)大，具有進(jìn) 一步開發(fā)的價值。在加速器外源驅(qū)動下，對啟明星