[发明专利]基于离散化空间能谱响应矩阵的精准中子能谱调控方法

摘要

本发明公开了一种基于离散化空间能谱响应矩阵的精准中子能谱调控方法，首先建立中子调控响应矩阵库，在进行具体调控时，根据调控目标确定调控模块布置方案，基于响应矩阵库快速获取该方案下中子能谱分布情况，与调控目标进行对比，通过调整调控模块布置方案获取目标能谱分布；进行输运计算，得到精确的能谱分布，与调控目标进行对比，若相差较大，再次进行迭代设计，直到输运计算的精确能谱分布与调控目标差距小于预设值，获得该目标中子能谱所需的调控方案。本发明解决了传统调控方法依赖人工经验反复迭代试错，难以精准构建满足工程与实验要求中子能谱的问题，实现了中子能谱的高效精准定制，促进了先进核能系统研发及核技术交叉应用研究。

主权项

1.一种基于离散化空间能谱响应矩阵的精准中子能谱调控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立中子调控模块的响应矩阵库，包含不同能量入射中子穿过不同调控模块后的中子能谱分布信息；步骤二：根据源中子能谱信息和目标中子能谱信息确认初步的调控模块布置方案；步骤三：根据响应矩阵库获取该布置方案下出射中子能谱；步骤四：将出射中子能谱与目标中子能谱进行比较，若二者差距超出预设值delta1，则优化调控模块布置方案，直到出射中子能谱与目标中子能谱差距小于预设值delta1；步骤五：根据上述调控模块布置方案建立中子输运模型，进行中子输运计算，获得该布置方案下的精确的出射中子能谱，即计算能谱；步骤六：将计算能谱与目标中子能谱进行比较，若认定二者差距小于预设值delta2，则将该布置方案作为最终布置方案，若认定二者差距大于预设值delta2，则将计算能谱作为源中子能谱，返回步骤二进行迭代调控，直到获得最终布置方案，其中，所述步骤一包括以下步骤：(21)将1e^‑11MeV‑150MeV的中子能量划分为N群；(22)根据中子能谱调控中涉及的调控模块的几何模型及材料，建立调控模块的中子输运模型，调控模块按用途分为增殖调控模块、慢化调控模块、吸收调控模块、反射调控模块；(23)使用步骤(21)中能群结构的每群中子的能量作为源中子能量和步骤(22)中单调控模块的中子输运模型进行中子输运计算，统计调控模块外表面的出射中子能谱，建立该调控模块的响应函数，该函数满足以下公式：Φ_out(E)＝∫f_i(E′→E)×Φ_in(E′)dE′式中Φ_out(E)为出射中子能谱，Φ_in(E′)为入射中子能谱，f_i(E′→E)为调控模块i的响应函数，表示能量为E′的入射中子经过调控模块i后能量变为E的概率，(24)重复步骤(23)，直到建立所有能量、所有调控模块的响应函数，建立响应函数库，其中，入射和出射中子能谱划分为N群，响应函数A_i为N×N的矩阵：其中，上式中表征能量为E_j的中子穿过调控模块i后能量变为E_k的几率，响应函数库变为响应矩阵库。