摘要：在硼中子俘获治疗(BNCT)中,束流整形体是BNCT装置产生高品质中子束的关键部件之一,其设计至关重要。本文基于2.5 MeV质子打锂靶产生中子的过程,对加速器驱动的BNCT中子源的束流整形体进行了可行性方案设计,研究了慢化体厚度差异对出口束流品质、头部模型中的剂量分布和临床参数等方面的影响。研究表明,可行性方案设计在30 mA质子束流驱动下,可达到IAEA对束流品质的要求;在本文3种慢化体厚度设计下,随着慢化体厚度的增加,出口超热中子束流强度减小,快中子份额减小,进一步导致优势深度变浅,正常组织最大剂量率减小,治疗时间变长。

摘要：加速器驱动的次临界系统(ADS)是未来最有可能实现工业化嬗变核废料的装置。通过设计1个10MW的ADS物理方案,研究ADS的嬗变能力。采用MCNPX和ORIGEN的耦合程序,利用基于ENDF6.8处理所得的6个温度(300、600、900、1 200、1 500、1 800K)下连续能量核数据库,计算得到ADS随燃耗时间变化的有效增殖因数keff、功率峰因子和质子束流强度。同时通过计算给出了该设计方案下ADS燃料多普勒系数、冷却剂空泡系数和有效缓发中子份额,利用这些物理量研究了该ADS方案的安全特性,并通过燃耗计算研究了ADS的嬗变能力。结果表明,在1 000d燃耗时长内,keff和质子流强随时间的波动较小,燃料燃耗深度较浅,系统可提升功率运行,在假想事故下系统能保持次临界状态。系统嬗变支持比约为8。

摘要：MCNPX is a general purpose Monte Carlo radiation transport code designed to track many particle types over broad ranges of energies and it has the potential to deal with Accelerator Driven System(ADS)*** neutronics design and analysis of ADS using MCNPX code is significantly complex mainly on constructing the three dimensional geometry model,especially when there is an additional spallation target coupled with the subcritical reactor constructed by abundant nested repeated structures in several *** modeling process has long been recognized as a time consuming,tedious and error-prone task,which is hard to master for novice ***,it is imperative to build a code system that can translate CAD models of ADS to the native language of MCNPX *** this context of demand,a code system named CAD-PSMC(FreeCAD based parsing script for MCNPX code)has been developed to solve the CiADS modeling conversion problems.

摘要：本文采用MCNPX与ORIGEN耦合的COUPLE2.0程序对加速器驱动的次临界气冷快堆进行了物理方案的设计和研究。计算得到了该方案350d燃耗期间的keff、质子效率、加速器束流强度、1 500K温度下的多普勒系数、功率峰因子等参数,并研究了该方案的安全特性;通过计算得到了该方案燃耗并分析了该方案的嬗变能力。结果表明,该方案在350d燃耗期间的keff、加速器束流强度、功率峰因子变化较小,在假想事故下仍保持较深的次临界状态,系统安全性能较好;燃耗较浅,嬗变支持比为20.28,具有较好的嬗变效果。

摘要：根据中国加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)的建设要求,完成了CiADS中次临界反应堆的概念设计。次临界反应堆为液态铅铋冷却快中子反应堆,采用半池式-半回路式的布置方式,通过主容器的中心管实现了与散裂靶在结构上的耦合。燃料组件及换料方式采用相对成熟的技术方案,设置了铅铋主冷却剂辅助系统,通过多种专设安全设施来保证反应堆的安全。CiADS次临界反应堆充分考虑了堆靶耦合界面的可实现性,利用了液态铅铋冷却剂良好的传热性,结合了池式堆冷却剂自然循环的特性及回路式堆冷却剂装量少的特性,具有良好的可行性、安全性、布置灵活性和技术扩展性。

摘要：散裂靶是加速器驱动的次临界系统(ADS)的重要组成部分,有窗散裂靶是唯一经实验验证、测量的液态金属高功率散裂靶,研究有窗靶内工质的流动对散裂靶的设计优化有重要意义。本文以水为工质对有窗靶件进行了可视化实验及数值模拟研究,实验采用粒子图像测速法对靶件可视化部分进行速度场测量,同时利用计算流体力学软件FLUENT对靶件流场进行数值模拟。通过5种湍流模型(标准k-ε模型、RNGk-ε模型、Real k-ε模型、SSTk-ω模型、RSM模型)在不同流速下的模拟结果与实验结果的对比分析,表明采用RNGk-ε模型并结合相应的壁面函数能较准确模拟有窗靶内的流动。

摘要：本文设计了一加速器驱动的次临界系统(ADS)球床堆物理方案以研究其嬗变能力。利用MCNPX与ORIGEN的耦合程序,计算得到了ADS球床堆的有效增殖因子keff及功率随燃耗时间的变化情况。在加速器流强不变的情况下,可通过简单地更换燃料球实现次临界装置的keff及功率恒定。给出堆内功率密度沿轴向和径向的分布及次锕系核素(MA)嬗变情况。结果表明:对Pu的嬗变率较高,嬗变率为75%;对MA的嬗变效果不理想,嬗变率仅为5%;对237 Np和241 Am两种核素的嬗变效果较好,嬗变率分别为59%和89%。

摘要：硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是国际上极具应用前景的精准治癌手段,中子输运过程直接影响着束流特性和治疗计划的准确性。研究利用新型蒙特卡罗软件NECP-MCX(Nuclear Engineering Computational Physics)开展加速器驱动硼中子俘获治疗(Accelerator Based-Boron Neutron Capture Therapy,AB-BNCT)装置的中子输运过程,计算了中子输运过程中束流整形体出口处的束流参数及不同数据库下头模中的相对生物学剂量沉积。研究结果表明:在确定的束流整形器(Beam-Shaping Assembly,BSA)设计方案下,NECP-MCX模拟计算的中子束流参数结果与主流蒙特卡罗软件计算结果偏差微小,最大参数相对误差约6%,均符合国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)推荐值,证实NECP-MCX可用于ABBNCT中子输运模拟研究;针对Snyder头模,使用不同数据库与NECP-MCX相匹配,计算得到的头模内相对生物剂量参数均符合临床治疗标准,考虑到ENDF/B-VⅢ.0、JENDL-5更加全面细致,建议后续AB-BNCT治疗计划系统中计算数据库选择此两种数据库。

摘要：加速器驱动的次临界系统(ADS)在实现嬗变核废料方面具有良好的前景。对加速器驱动10MW次临界快热耦合能谱气冷堆的物理方案进行了设计和研究,利用MCNPX和ORIGEN耦合的计算程序COUPLE2.0对该方案进行了计算,其中,中子截面采用ENDF-7处理后得到的5个温度300、600、900、1 500、2 500K下的连续能量核数据库。得到该方案350d燃耗期间的keff、质子效率、缓发中子份额以及加速器束流强度的变化。进而计算得到了该方案的燃耗信息,并分析了该方案的嬗变能力。结果表明,该方案在350d燃耗期间的keff、加速器束流强度变化较小,嬗变支持比为24.86,具有较好的嬗变效果。

摘要：海上核能平台具有运行成本低、能源供给可靠和环境友好等特点,可以为海洋油气资源开发、工作人员生活保障等提供稳定可靠的能源。离岸固定式铅堆平台针对我国海洋稳定供能的需求,旨在提出一种电功率达到20 MW,寿期40年且全寿期不换料的反应堆概念设计方案。使用CAR-3600基准题,对开源蒙特卡罗程序OpenMC的燃耗模块在铅基快堆中的适用性进行了验证。对比了OpenMC程序和MCNP程序关于离岸固定式铅堆堆芯的计算结果,分析了使用不同核数据库的OpenMC程序计算结果差异,并探讨了可能原因。研究结果表明:OpenMC程序的燃耗模块在快堆中是适用的的。OpenMC和MCNP程序计算结果接近,通过不同计算软件对离岸固定式铅堆的设计方案进行了对比验证。模拟同时发现,由于^(235)U和^(238)U俘获截面的差异,ENDF/B-Ⅷ.0库和JEFF-3.3库得到的全寿期反应性波动偏大,全寿期反应性差异超过了1$的设计目标,后续还需对方案进行进一步的优化,缩小燃耗反应性波动。