[发明专利]适用于铀钚溶液系统中子增殖泄漏因数的快速确定方法

说明书

本发明涉及一种适用于铀钚溶液系统中子增殖泄漏因数的快速确定方法。该方法基于蒙特卡罗程序计算一种铀钚溶液系统在不同铀浓度、钚浓度、铀同位素质量比例和钚同位素质量比例下的中子增殖泄漏因数网格，对于给定的铀钚浓度和铀钚比例，基于网格可快速计算出相应条件下的中子增殖泄漏因数。本发明的技术方案，对于给定的铀钚溶液系统，计算得到的中子增殖泄漏因数是有效和准确的。计算的中子泄漏增殖因数的相对误差基本在1％左右，具有很高的精度。

技术领域

本发明属于反应堆外易裂变材料含量的监测分析技术，适用于铀钚溶液系统钚浓度的监测及估算领域，具体涉及一种适用于铀钚溶液系统中子增殖泄漏因数的快速确定方法。

背景技术

在铀钚溶液系统的中子探测过程中，由中子探测器测量得到的总中子计数率可反推计算溶液系统中的钚浓度，利用的是Boehnel推导的“点模型”方程组，其中总中子计数率的计算公式为：

其中，S表示总中子计数率，ε表示探测效率，v_sf1表示²⁴⁰Pu自发裂变中子多重性分布一阶矩，表示²⁴⁰Pu自发裂变率，m₂₄₀表示等效²⁴⁰Pu质量，M表示中子增殖泄漏因数，即溶液系统中的自发裂变中子、(α，n)中子经增殖吸收后最终会有中子泄漏出系统，泄漏中子数与溶液系统产生的源中子数的比值，α表示(α，n)中子数与自发裂变中子数的比值。

对于特定的铀钚溶液系统，即容器几何条件不变时，中子增殖泄漏因数主要受铀浓度、钚浓度、铀同位素质量比例和钚同位素质量比例影响。目前中子增殖泄漏因数主要是通过蒙特卡罗程序建模计算得到的。如国内对于一个已知的钚的武器模型，通过蒙特卡罗程序建模计算得到净增殖因数，作为中子增殖泄漏因数的近似值，两者的区别在于中子增殖泄漏因数不考虑经探测器反射进入样品后的中子对探测器的“二次贡献”。但对于给定的铀钚溶液参数利用蒙特卡罗程序建模计算中子增殖泄漏因数的时间较长，不适合在中子实时探测过程中使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于铀钚溶液系统中子增殖泄漏因数的快速确定方法，这种方法处理简单，准确性高，对于特定溶液系统，能够根据提供的铀钚溶液参数快速有效地计算得到中子增殖泄漏因数。

本发明的技术方案如下：一种适用于铀钚溶液系统中子增殖泄漏因数的快速确定方法，包括：

确定铀钚溶液系统的基础参数，包括多种不同的铀浓度、钚浓度、铀同位素质量比例、钚同位素质量比例，并通过蒙特卡罗程序计算得到中子增殖泄漏因数M随铀浓度、钚浓度、铀同位素质量比例和钚同位素质量比例变化的四维网格；

针对当前状态下的所述铀钚溶液系统的铀浓度、钚浓度、铀同位素质量比例、钚同位素质量比例，根据所述四维网格，通过线性插值计算得到该状态下铀钚溶液系统的中子增殖泄漏因数M。

进一步地，在上述方法中，作为一种优选实施方式，在四维网格中所述铀同位素质量比例采用²³⁵U与²³⁸U含量的比值。

在考虑钚同位素质量比例时，将²³⁸Pu、²³⁹Pu、²⁴⁰Pu、²⁴¹Pu和²⁴²Pu含量对中子增殖泄漏因数M的影响归结为一个总的参数，即²³⁹Pu的等效比例f₂₃₉，在四维网格中，²³⁹Pu质量比例和等效系数k_i(i＝238，239，240，241，242)两个因素被用于²³⁹Pu的等效比例f₂₃₉的计算，以上三个因素均属于钚同位素质量比例这一个维度，

f₂₃₉如下式所示：