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提升积分实验水平支撑新型核能研发——中国工程物理研究院核物理与化学研究所校验聚变一裂变混合能源堆包层概念设计的中子学积分实验研究成果

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科技成果管理与研究 2016年第12期 78-79页

作者：刘荣中国工程物理研究院核物理与化学研究所

中子学积分实验主要研究中子与大块物质的输运过程，属于应用基础研究。测量的积分量是中子与物质原子核各种相互作用随机事件的总成，主要应用于有效化核数据和计算程序，服务于核装置和反应堆物理设计可行性、可靠性验证。

关键词：中国工程物理研究院积分实验中子学化学研究所研究成果概念设计核物理包层

CENDL-3.2库56Fe核数据临界基准题宏观验证和分析

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原子能科学技术 2023年第7期57卷 1292-1302页

作者：史博刘晓波中国工程物理研究院核物理与化学研究所

CENDL数据库于2020年发布了最新版本CENDL-3.2，其中56Fe核数据相较ENDF/B-Ⅷ．0库有了较大改变。为了确定这种改变对有效增殖因数的影响，选取了38个临界基准题进行分析，其中高浓铀模型25个、钚金属模型8个、其他模型5个。首先采用蒙... 详细信息

CENDL数据库于2020年发布了最新版本CENDL-3.2，其中56Fe核数据相较ENDF/B-Ⅷ．0库有了较大改变。为了确定这种改变对有效增殖因数的影响，选取了38个临界基准题进行分析，其中高浓铀模型25个、钚金属模型8个、其他模型5个。首先采用蒙特卡罗程序和ENDF/B-Ⅷ．0库核数据计算得到基准题有效增殖因数和56Fe主要截面的敏感性系数，然后将56Fe核数据替换为CENDL-3.2库核数据，计算得到56Fe核数据替换后的有效增殖因数。有效增殖因数计算结果表明：CENDL-3.2库相对偏差在-1 046～1 955pcm之间，CENDL-3.2库和ENDF/B-Ⅷ．0库的相对偏差的差值在-381～290pcm之间，两数据库相对偏差计算结果基本都在3倍标准差范围以内。38个模型敏感性系数计算结果表明：有效增殖因数变化量主要受56Fe弹性散射截面、非弹性散射截面和辐射俘获截面影响，其中CENDL-3.2库56Fe弹性散射截面增加使得有效增殖因数增加，非弹性散射截面减小使得有效增殖因数减小，辐射俘获截面增加使得有效增殖因数减小。

关键词：临界基准题 56Fe核数据有效增殖因数敏感性系数

14 MeV附近^(191)Ir(n,2n)^(190)Ir反应截面实验研究

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物理学报 2022年第19期71卷 45-52页

作者：朱传新秦建国郑普蒋励朱通华鹿心鑫中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621999

铱元素是测量中子能谱的优质活化探测器.本文围绕^(191)Ir(n,2n)^(190)Ir反应截面开展了实验研究,在PD-300中子发生器DT中子源上采用活化法以93Nb(n,2n)92mNb反应截面为标准进行了14 MeV附近9个能点的^(191)Ir(n,2n)^(190)Ir反应截面测... 详细信息

铱元素是测量中子能谱的优质活化探测器.本文围绕^(191)Ir(n,2n)^(190)Ir反应截面开展了实验研究,在PD-300中子发生器DT中子源上采用活化法以93Nb(n,2n)92mNb反应截面为标准进行了14 MeV附近9个能点的^(191)Ir(n,2n)^(190)Ir反应截面测量,活化产物采用高纯锗探测器进行了测量,获得了13.40-14.86 MeV范围内^(191)Ir(n,2n)^(190)Ir第2激发态截面sm2,^(191)Ir(n,2n)^(190)Ir基态与第1激发态之和的反应截面sg+m1、总反应截面sg+m1+m2和截面比sm2/sg+m1等实验数据,实验不确定度在3.4%-3.5%,其中,14 MeV对应sm2=(136.05±4.93)mb,sg+m1=(1972.35±67.06)mb,sg+m1+m2=(2108.40±71.99)mb,截面比sm2/sg+m1=0.0690±0.0024.实验结果与文献数据及ENDF/B-VIII.0和JEFF3.0/A数据库评价数据进行了比较,结果表明:第1激发态与基态截面之和sg+m1实验结果与文献数据取得了较好的一致性,ENDF/B-VIII.0数据库评价数据与本工作所得^(191)Ir(n,2n)^(190)Ir总反应截面sg+m1+m2实验数据较好地符合,对文献数据分歧情况进行了分析和澄清;本实验结果与文献数据相较有更高的测量精度,本研究结果可为核数据评价相关工作提供重要参考.

关键词：反应截面 Ir 活化法 DT中子源

CENDL-3.2库Fe核数据临界基准题宏观验证和分析

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原子能科学技术 2023年

作者：史博刘晓波中国工程物理研究院核物理与化学研究所

CENDL数据库于2020年发布了最新版本CENDL-3.2,其中56Fe核数据相较ENDF/B-Ⅷ.0库有了较大改变。为了确定这种改变对有效增殖因数的影响,选取了38个临界基准题进行分析,其中高浓铀模型25个、钚金属模型8个、其他模型5个。首先采用蒙特卡... 详细信息

CENDL数据库于2020年发布了最新版本CENDL-3.2,其中56Fe核数据相较ENDF/B-Ⅷ.0库有了较大改变。为了确定这种改变对有效增殖因数的影响,选取了38个临界基准题进行分析,其中高浓铀模型25个、钚金属模型8个、其他模型5个。首先采用蒙特卡罗程序和ENDF/B-Ⅷ.0库核数据计算得到基准题有效增殖因数和56Fe主要截面的敏感性系数,然后将56Fe核数据替换为CENDL-3.2库核数据,计算得到56Fe核数据替换后的有效增殖因数。有效增殖因数计算结果表明:CENDL-3.2库相对偏差在-1 046～1 955 pcm之间,CENDL-3.2库和ENDF/B-Ⅷ.0库的相对偏差的差值在-381～290 pcm之间,两数据库相对偏差计算结果基本都在3倍标准差范围以内。38个模型敏感性系数计算结果表明:有效增殖因数变化量主要受56Fe弹性散射截面、非弹性散射截面和辐射俘获截面影响,其中CENDL-3.2库56Fe弹性散射截面增加使得有效增殖因数增加,非弹性散射截面减小使得有效增殖因数减小,辐射俘获截面增加使得有效增殖因数减小。

关键词：临界基准题 Fe核数据有效增殖因数敏感性系数

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多节点微口袋裂变电离室信号串扰的抑制

原子能科学技术 2023年第5期57卷 1040-1047页

作者：尹振羽言杰陈鸿飞温中伟何遥中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621000

微口袋裂变电离室(micro-pocket fission detector, MPFD)是堪萨斯州立大学提出的一种新型微型裂变电离室,通过组合多个探测器形成一个多节点的探测器阵列,用于核反应堆堆芯中子注量率的三维在线监测或辐照样品处中子注量率的原位在线... 详细信息

微口袋裂变电离室(micro-pocket fission detector, MPFD)是堪萨斯州立大学提出的一种新型微型裂变电离室,通过组合多个探测器形成一个多节点的探测器阵列,用于核反应堆堆芯中子注量率的三维在线监测或辐照样品处中子注量率的原位在线监测。在多节点探测器的设计过程中,由于各节点用于施加电场和输出信号的平行导线距离非常近,必须抑制各节点之间产生信号的相互串扰,以获得各节点输出信号的准确信息。本工作提出了一种3节点的MPFD设计,利用Garfiled、SRIM以及有限元分析方法对MPFD不同节点之间的串扰信号进行模拟分析,结果表明,MPFD串扰信号较主信号低1个量级,且极性相反。同时,制做了3节点的MPFD探测器样机,利用235U自发衰变产生的α粒子对两个节点之间的串扰信号进行了实验测试。实验结果与模拟计算结果一致,表明这种3节点的MPFD,由不同节点产生的串扰信号可通过信号极性和脉冲幅度进行甄别,不影响探测器对中子注量率的测量。

关键词：微口袋裂变电离室中子注量率信号串扰

14 MeV附近Ir(n，2n)Ir反应截面实验研究

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物理学报 2022年

作者：朱传新秦建国郑普蒋励朱通华鹿心鑫中国工程物理研究院核物理与化学研究所

铱元素是测量中子能谱的优质活化探测器。本文围绕Ir(n，2n)Ir反应截面开展了实验研究，在PD-300中子发生器DT中子源上采用活化法以Nb(n，2n)Nb反应截面为标准进行了14 MeV附近9个能点的Ir(n，2n)Ir反应截面测量，活化产物采用高纯锗探...

铱元素是测量中子能谱的优质活化探测器。本文围绕Ir(n，2n)Ir反应截面开展了实验研究，在PD-300中子发生器DT中子源上采用活化法以Nb(n，2n)Nb反应截面为标准进行了14 MeV附近9个能点的Ir(n，2n)Ir反应截面测量，活化产物采用高纯锗探测器进行了测量，通过对第2激发态截面σ、Ir(n，2n)Ir基态与第1激发态之和的反应截面σ的实验测量，获得了13.40 MeV～14.86 MeV范围内Ir (n，2n)Ir第2激发态截面σ、Ir(n，2n)Ir基态与第1激发态之和的反应截面σ、总反应截面σ和截面比σ/σ等实验数据，实验不确定度在3.4%～3.5%，其中，14 MeV对应σ=(136.05±4.93)mb，σ=(1972.35±67.06)mb，σ=(2108.40±71.99)mb，截面比σ/σ=0.0690±0.0024。实验结果与文献数据及ENDF/B-VIII.0 和JEFF3.0/A数据库评价数据进行了比较，结果表明：第1激发态与基态截面之和σ实验结果与文献数据取得了较好的一致性，ENDF/B-VIII.0数据库评价数据与本工作所得Ir(n，2n)Ir总反应截面σ实验数据较好地符合，对文献数据分歧情况进行了分析和澄清；本实验结果与文献数据相较有更高的测量精度，本研究结果可为核数据评价相关工作提供重要参考。

关键词：

复杂混合气体组分在低温活性炭表面的吸附特性

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原子能科学技术 2020年第2期54卷 227-234页

作者：马浚杜卫星龙兴贵中国工程物理研究院核物理与化学研究所

为实现大体积气体中微量放射性气体Kr、Xe同位素的测量,须将混合气体进行浓集并将目标气体吸附于10 mL左右的活性炭源盒中。本实验对混合气体中各组分在活性炭分离柱上的吸附性能进行研究,建立了通过去除其他杂质气体、浓集大体积气体... 详细信息

为实现大体积气体中微量放射性气体Kr、Xe同位素的测量,须将混合气体进行浓集并将目标气体吸附于10 mL左右的活性炭源盒中。本实验对混合气体中各组分在活性炭分离柱上的吸附性能进行研究,建立了通过去除其他杂质气体、浓集大体积气体制备放射性Kr和Xe活度源的方法。根据反应堆流出气体和核爆可能生成的气体组分,配制了模拟气体,使用活化的4A分子筛对其中的水和CO2进行模拟去除,获得了流程中去除水和CO2的实验条件;选择5个低温点(273、264、255、246、238 K),在低温活性炭柱上对H2、CO、CH4、Kr和Xe的吸附特性进行研究,测定了各气体在不同温度下的吸附穿透曲线。结果表明,室温下4A分子筛对水和CO2有较好的吸附效果。低温下,H2、CO不易在活性炭表面吸附;CH4、Kr吸附性质相似;Xe吸附能力较强。低温下难以去除的CH4可在高温下氧化去除。因此,可根据混合气体中各组分性质的不同实现杂质气体的去除和目标气体Kr、Xe的回收测量。

关键词：低温混合气体活性炭吸附穿透曲线

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痕量铱同位素的负离子质谱分析方法研究

质谱学报 2019年第5期40卷 485-491,I0005页

作者：邵学鹏汤磊刘雪梅龙开明郝樊华中国工程物理研究院核物理与化学研究所

铱(Ir)同位素组成可作为理想的核燃料燃耗指示信息。提高Ir待测离子的电离效率,以获得足够强度且稳定的离子流是精确测量痕量Ir同位素组成的关键。因Ir电离电位较高,极难形成稳定的正离子,因此需采用负离子模式。本研究通过对比不同的... 详细信息

铱(Ir)同位素组成可作为理想的核燃料燃耗指示信息。提高Ir待测离子的电离效率,以获得足够强度且稳定的离子流是精确测量痕量Ir同位素组成的关键。因Ir电离电位较高,极难形成稳定的正离子,因此需采用负离子模式。本研究通过对比不同的灯丝材料、灯丝结构、涂样条件、电离温度等因素,建立并优化了Ir的负离子转化条件。通过采用Pt单带、Ba(OH)2为发射剂涂样,并缓慢提高灯丝电流,50 ng的Ir电离效率可达9.8×10^-4。经氧同位素校正后,Ir涂样量10 ng以上的n(191 Ir)/n(193 Ir)同位素比值与标准溶液的参考值在误差范围内一致,且相对标准偏差优于0.2%,能够满足痕量Ir同位素组成的测量精度要求。

关键词：铱同位素痕量负离子质谱电离效率氧同位素校正

脉冲加热条件下垂直上升管内流动不稳定性研究

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工程热物理学报 2019年第6期40卷 1313-1318页

作者：郭斯茂郭玉川王冠博米向秒钱达志余恒胡泊中国工程物理研究院核物理与化学研究所

脉冲释能是未来基于惯性约束聚变或聚变-裂变混合堆能源系统的固有特性,掌握脉冲加热条件下冷却剂流动不稳定基本特性及其关键影响因素,对新型脉冲能源系统的发展有着重要意义。本文对脉冲加热条件下的垂直上升管内流动不稳定进行了建... 详细信息

脉冲释能是未来基于惯性约束聚变或聚变-裂变混合堆能源系统的固有特性,掌握脉冲加热条件下冷却剂流动不稳定基本特性及其关键影响因素,对新型脉冲能源系统的发展有着重要意义。本文对脉冲加热条件下的垂直上升管内流动不稳定进行了建模与数值模拟研究。研究结果表明随着脉冲热负荷的增加,管内会依次发生三种不同的流量脉动或流动不稳定现象,分别为过冷流动条件下微幅脉动、饱和蒸汽两相流动密度波不稳定以及出口过热条件下复合不稳定。研究还揭示了脉冲加热功率、脉冲周期、占空比等脉冲热负荷特征参数对三种流动不稳定现象的影响规律。本研究对脉冲能源系统热工水力设计具有指导意义。

关键词：脉冲加热数值模拟流动不稳定