[发明专利]全能谱中子辐照损伤精确模拟系统及其算法

权利要求书

1.一种全能谱中子辐照损伤精确模拟系统，其特征在于，包括辐照损伤核数据模块、高能物理核反应模块、辐照损伤计算模块；

辐照损伤核数据模块用于产生材料200MeV以下的核数据库，包括DPA截面、气体产生截面；

高能物理核反应模块进行高能核反应截面的计算，生成指定材料200MeV以上的DPA截面、气体产生截面；

其中，在高能物理核反应模块中，采用量子动力学模型QMD加上统计延迟模型SDM来计算200MeV～3GeV能段内中子与材料相互作用的氢气及氦气产生截面；采用系统分类模型来计算200MeV～3GeV能段内中子与材料相互作用的总截面和弹性散射截面；

辐照损伤计算模块根据高能中子与材料发生核反应的特点进行理论计算。

2.根据权利要求1所述的全能谱中子辐照损伤精确模拟系统，其特征在于，所述辐照损伤核数据模块为多群辐照损伤核数据库，多群辐照损伤核数据库能群个数大于1000群，中子能量范围为10^-5eV～200MeV，其中10^-5eV～20MeV能段划分群数占总能群的80％，20MeV～200MeV能段划分能群占总能群的20％。

3.根据权利要求2所述的全能谱中子辐照损伤精确模拟系统，其特征在于，多群辐照损伤核数据库的权重函数在10^-5eV～1.0eV热能区采用标准Maxwell分布，4.0eV～9.811keV能区采用1/E分布，9.811keV～10MeV裂变中子区采用裂变谱分布，10MeV～20MeV能区采用聚变谱分布，20MeV～200MeV能区采用1/E分布。

4.基于权利要求1所述全能谱中子辐照损伤精确模拟系统的全能谱中子辐照损伤算法，包括以下步骤：

第一步，输入辐照材料成分、辐照时间、中子通量；

第二步，结合输入通量进行中子辐照损伤截面调用与计算，如果中子能量低于200MeV，直接读取相应材料的辐照损伤核数据模块中的中子辐照损伤DPA截面及气体产生截面；如果中子能量高于200MeV，则通过高能物理核反应模块进行高能核反应截面的计算，采用量子动力学模型QMD加上统计延迟模型SDM来计算200MeV～3GeV能段内中子与材料相互作用的氢气及氦气产生截面；采用系统分类模型来计算200MeV～3GeV能段内中子与材料相互作用的总截面和弹性散射截面，生成指定材料200MeV以上的DPA截面、气体产生截面；

第三步，根据第二步调用或计算的中子辐照损伤DPA及气体产生截面，结合第一步输入辐照材料成分、辐照时间、中子通量，通过辐照损伤计算模块实现在任意辐照环境下的材料全能谱中子辐照损伤模拟。

5.根据权利要求4所述的全能谱中子辐照损伤算法，其特征在于，中子通量的输入包括两种方式，一种是直接输入中子通量，另一种是选择固定的中子辐照环境。

6.根据权利要求5所述的全能谱中子辐照损伤算法，其特征在于，固定中子辐照环境采用MCNP5中子输运程序以及ENDF/B-VII点状核数据库，结合压水堆、钠冷快堆、聚变堆、加速器驱动次临界堆模型，计算出上述反应堆的典型区域如压水堆燃料包壳/压力容器/安全壳、钠冷快堆包壳、聚变堆第一壁、加速器驱动次临界堆散裂靶/燃料组件的中子谱分布。

7.根据权利要求6所述的全能谱中子辐照损伤算法，其特征在于，压水堆中子通量采用69群WIMSD典型能群分布；钠冷快堆中子通量采用172群裂变堆能群；聚变堆中子通量采用175群Vitamin-J能群；加速器驱动次临界堆中子通量采用366群ADS能群。

8.根据权利要求4所述的全能谱中子辐照损伤算法，其特征在于，高能物理核反应模块的模型系数通过200MeV以下多群核数据模块进行调整与拟合。