Решение системы многогрупповых уравнений переноса нейтронов в подкритических системах

28.11.2017 2017 - №04 Физика и техника ядерных реакторов

И.В. Шаманин С.В. Беденко В.Н. Нестеров И.О. Луцик А.А. Прец

https://doi.org/10.26583/npe.2017.4.04

Реализован итерационный метод решения уравнения переноса нейтронов в диффузионном многогрупповом приближении. Исследовался термоэлектрический генератор, заправленный диоксидом плутония и служащий источником тепловой и электрической энергии в космических аппаратах.

С использованием данных о выходе нейтронов и многогруппового диффузионного приближения, получено непрерывное и групповое распределение спектров плотности потока нейронов в подкритической размножающей системе. Применялись численные многогрупповые подходы с использованием системы групповых констант БНАБ-78 и других доступных библиотек оцененных ядерных данных (РОСФОНД, БРОНД, БНАБ, EXFOR и ENDSF).

Функции распределения нейтронов на нулевой итерации для системы многогрупповых уравнений получены путем аппроксимации обширного перечня расчетных и экспериментальных данных, имеющихся в библиотеках ядерных данных EXFOR и ENDSF. Необходимые нейтронно-физические функционалы получены путем решения уравнения переноса нейтронов в диффузионном 28-групповом приближении.

Проведена верификация полученных расчетных данных. Используемый подход является более экономным с точки зрения вычислительных затрат (значения долей плотности потока нейтронов сходятся на третьей итерации). Реализованный метод может использоваться в задачах ядерной и радиационной безопасности.

Ссылки

1. Белл Д., Глесстон С. Теория ядерных реакторов. – М.: Атомиздат, 1974. – 489 с.
2. Абагян Л.П., Базазянц Н.О., Николаев М.Н., Цибуля А.М. Групповые константы для расчета реакторов и защиты. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 139 с.
3. Vlaskin G.N., Khomyakov Y.S., Bulanenko V.I. Neutron Yield of the Reaction (α,n) on Thick Targets Comprised of Light Elements // Atomic Energy. – 2015. –Vol. 117 (5). – PP. 357-365.
4. Wilson W.B., Perry R.T., Charlton W.S. SOURCES 4С: A Сode for Calculating (α,n), Spontaneous Fission, and Delayed Neutron Sources and Spectra. Los Alamos National Laboratory report LA UR-02-1839 – 2002.
5. Bulanenko V.I. Neutron yield of (α,n) reaction on oxygen // Soviet Atomic Energy. – 1980. –Vol. 47 (1). – PP. 531-534.
6. Vukolov V.A., Chukreev F.E. Neutron yield for chemical compounds of actinides // Soviet Atomic Energy. – 1987. – Vol. 62 (4). – PP. 271-276.
7. Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. SRIM - The Stopping and Ranges of Ions in Matter // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. – 2010. – Vol. 268. – PP. 1818-1823.
8. Hansen L.F., Anderson J.D., McClure J.W. The (α,n)cross section on 17O and 18O between 5 and 12,5 MeV // Nuclear Physics A. – 1967. – Vol. 98 (1). – PP. 23-32.
9. Bair J.K., Gomez del Campo J.. Neutron Yields from Alpha-Particle Borbardment // Nuclear Science and Engineering. – 1979. Vol. 71. – PP. 18-28.
10. West D., Sherwood A.C. Mesurments of Thick-Target (α,n) Yields from Light Elements // Annals of Nuclear Energy. – 1982. – Vol. 9. – PP. 551–577.
11. Heaton R., Lee H., Skensved P., Robertson B.C. Neutron Production from Thick-Target (α,n) Reactions // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. – 1989. – Vol. 276 (3). – PP. 529-538.
12. Murata T., Shibata K. Evaluation of The (α,n) Reaction Nuclear Data for Light Nuclei. // Journal of Nuclear Science and Technology. – 2002. – Vol. 39. – PP. 76-79.
13. Шаманин И.В., Буланенко В.И., Беденко С.В. Поле нейтронного излучения облученного керамического ядерного топлива различных типов. // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2010. – Т. 2. – С. 97-103.
14. Gorshkov V.A. Neutron Yield form the (a,n) Reaction in Be, B, C, O, F, Mg, Al, Si, and Granite Irradiation with Polonium α-particles // Soviet Atomic Energy. – 1962. – Vol. 13. – PP. 123-135.
15. Herold T.R. Neutron spectrum of 238PuO2 // Nuclear Application. – 1968. –Vol. 4. – PP. 19-22.
16. Anderson М.E., Neff R.A. Neutron emission rates and energy spectra of two 238Pu Power Sources. // Nuclear Application. – 1969. – Vol. 7. – P.62.
17. Taherzadeh M. Neutron Yield form the (α,n) Reaction in the Isotope 18O // Nuclear Science and Engineering. – 1971. – Vol. 44. – PP. 190-193.
18. Taherzadeh M., Gingo Peter J. Neutron radiation characteristics of plutonium dioxide fuel // Nuclear Technology. – 1972. – Vol. 15(3). – PP. 396-410.
19. Arkhipov V.A., Gorshkov G.V., Grebenskii B.S. Neutron radiation of 238PuO2 containing different amounts of 18O // Soviet Atomic Energy. – 1972. – Vol. 32 (4). – PP. 347-348.
20. Bair J., Butler H. Neutron Yield form a Small High Purity 238PuO2 Source // Nuclear Technology. – 1973. – Vol.19. – P. 202.
21. Anderson M.E. Neutron energy spectra of 238Pu-18O (α,n) source-unmoderated and polyethylene moderated // Health Physics. – 1980. – Vol. 39 (3). – PP. 537-542.
22. Воропаев А.И., Ваньков А.А., Возяков В.В. Групповые нейтронные сечения деления и радиационного захвата трансактинидов // ВАНТ. Ядерные константы. – 1979. – Вып. 3 (34). – С. 34-60.
23. Головацкий А.В., Нестеров В.Н., Шаманин И.В. Организация итерационного процесса при численном восстановлении спектра нейтронов в размножающей системе с графитовым замедлителем // Известия вузов. Физика. – 2010. – Т. 53 (11). – С. 10-14.

подкритическая система функция распределения нейтронов перенос нейтронов многогрупповое диффузионное приближение

Ссылка для цитирования статьи: Шаманин И.В., Беденко С.В., Нестеров В.Н., Луцик И.О., Прец А.А. Решение системы многогрупповых уравнений переноса нейтронов в подкритических системах. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2017. – № 4. – С. 38-49. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2017.4.04 .