[发明专利]贫化铀用作船用核动力舱室防护材料的可行性评价方法

权利要求书

1.一种贫化铀用作船用核动力舱室防护材料的可行性评价方法，其特征在于，包括：

步骤1，采用蒙特卡罗程序构建核动力堆堆芯三维几何模型和屏蔽结构几何模型，并进行蒙特卡罗方法模拟计算，得到屏蔽之前堆芯周围不同位置区域产生的中子归一化能谱和γ射线归一化能谱，并根据堆功率计算出屏蔽前中子的实际通量分布和屏蔽前γ射线的实际通量分布；

步骤2，将步骤1得到的中子的实际通量分布输入蒙特卡罗方法粒子输运模拟程序，构建中子辐射场与贫化铀屏蔽层的相互作用过程物理模型并进行屏蔽作用过程模拟，统计给出堆芯周围不同位置区域产生的中子穿过屏蔽层之后的归一化通量值，并根据屏蔽前中子的实际通量分布和屏蔽前γ射线的实际通量分布，计算给出屏蔽后中子的实际通量分布及总通量、屏蔽后γ射线的实际通量分布及总通量，屏蔽后中子的总通量为贫化铀材料中子屏蔽性能评价指标，屏蔽后γ射线的总通量为贫化铀材料γ射线屏蔽性能评价的分指标1；

步骤3，将步骤1得到的屏蔽前γ射线的实际通量分布输入蒙特卡罗方法粒子输运模拟程序，构建γ辐射场与贫化铀屏蔽层的相互作用过程物理模型并进行屏蔽作用过程模拟，统计给出堆芯周围不同位置区域产生的γ射线穿过屏蔽层之后的归一化通量值，并根据屏蔽前γ射线的实际通量分布，计算给出屏蔽后γ射线的实际通量分布和总通量，作为贫化铀材料γ射线屏蔽性能评价的分指标2；

步骤4，根据堆芯三维几何模型算出屏蔽结构模型体积，利用体积乘以贫化铀材料密度算出屏蔽材料质量，将屏蔽材料的成分、总质量、步骤1得到的中子归一化能谱和辐照时间输入二次产物计算程序，计算得出中子与贫化铀屏蔽层相互作用产生的二次产物的种类、质量、活度以及二次产物作为放射源项的衰变γ能谱；

步骤5，将步骤4计算得出的二次产物的衰变γ能谱输入蒙特卡罗程序，构建衰变γ射线与增加了二次产物的贫化铀屏蔽层材料的相互作用过程的物理模型，统计给出γ射线穿过屏蔽层之后的归一化通量值，并根据屏蔽前γ射线的实际能谱，计算给出屏蔽后γ射线的实际通量分布和总通量，作为贫化铀材料γ射线屏蔽性能评价的分指标3；

步骤6，按照式(I)计算贫化铀材料γ射线综合屏蔽性能评价指标：

贫化铀材料γ射线综合屏蔽性能评价指标＝贫化铀材料γ射线屏蔽性能评价分指标1+贫化铀材料γ射线屏蔽性能评价分指标2+贫化铀材料γ射线屏蔽性能评价分指标3；

式(I)；

根据贫化铀材料中子屏蔽性能评价指标和贫化铀材料γ射线综合屏蔽性能评价指标，得出贫化铀用作船用核动力舱室防护材料的可行性评价结论。

2.根据权利要求1所述的可行性评价方法，其特征在于，步骤6获得贫化铀材料γ射线综合屏蔽性能评价指标之后还包括：

步骤7，根据步骤4计算得出的二次产物的种类、质量和活度，参照国际上对放射性毒性的定义和分类标准，并根据放射性核素的年摄入量限值按照式(II)计算二次产物的放射性毒性，获得二次产物的放射性毒性增量及其随时间变化特性：

式(II)中，

T_i,R＝某一放射性核素i的放射性毒性；

A_i＝某一放射性核素i的放射性活度；

ALI_i＝某一放射性核素i的年剂量限值；

根据贫化铀材料中子屏蔽性能评价指标和贫化铀材料γ射线综合屏蔽性能评价指标，结合贫化铀材料二次产物的放射性毒性分析，得出贫化铀用作船用核动力舱室防护材料的可行性评价结论。

3.根据权利要求2所述的可行性评价方法，其特征在于，步骤7获得二次产物的放射性毒性增量及其随时间变化特性之后还包括：

步骤8，将贫化铀材料的中子屏蔽性能评价指标和γ射线综合屏蔽性能评价指标与其他屏蔽材料的中子、γ射线屏蔽效果分别进行对比，结合贫化铀材料二次产物的放射性毒性分析，得出贫化铀用作船用核动力舱室防护材料的可行性评价结论。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的可行性评价方法，其特征在于，步骤1中，所述蒙特卡罗程序为蒙特卡罗程序MCNP5。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的可行性评价方法，其特征在于，步骤4中，所述二次产物计算程序为二次产物计算程序ORIGEN2.1。