大容量钴源运输容器屏蔽研究

大容量钴源运输容器为运输工业用钴源而设计的专用设备。由于内容物放射性活度水平很高、衰变热很大,仅有少数国家具有设计能力,在国内的研制尚属首次。在对钴源运输容器的屏蔽设计研制过程中,突破之前的屏蔽设计技术束缚,采用MCAM程序与MCNP程序模拟计算钴源运输容器外的剂量率水平,并在设计过程中及时发现容器存在的设计缺陷,从而进行了设计改进,保证了容器满足国家标准要求的各项设计措施。目前这些设计措施已通过相关的试验验证。结果表明:针对大容量60 Co运输容器的关键技术制定的设计措施合理有效,充分保证了容器在经受国家标准中规定的正常运输条件和运输中事故条件下各项试验后容器屏蔽性能的完整性,确保钴源运输的安全。     

应用MCNP程序处理研究堆屏蔽计算深穿透问题的方法研究

采用MCNP程序对某一体化研究堆主屏蔽设计进行验证计算。通过几何分裂、源项模型简化、多群截面和能群截断等方法逐步优化计算模型,计算效率提高了70%,计算结果方差小于10%,与确定论程序计算结果吻合较好。经分析,本文建立的计算方法适用于屏蔽层较厚研究堆的屏蔽计算。     

散射大厅内中子导管屏蔽计算

中子导管将冷中子束从冷源引出至散射大厅,为保证大厅工作人员的安全,提供低本底实验环境,必须设计相应的屏蔽体进行屏蔽。在已有中子导管屏蔽体初步结构设计方案的条件下,联合McStas、MCNP,采用分段计算的方法对其进行了屏蔽计算,得到了散射大厅内中子导管周围不同位置处的辐射剂量率,验证了中子导管屏蔽体结构设计方案的有效性,为进一步开展工程设计提供了依据。     

基于cosRMC的同位素电池屏蔽计算研究

热电式同位素电池系统作为一种新型能源系统,在深空、深海探测任务中有广泛应用。钛酸锶热源中的放射性同位素⁹⁰Sr和⁹⁰Y会发射β射线,β射线与物质作用产生韧致辐射,韧致辐射具有很强的穿透力,需要为热源安装屏蔽层,以降低辐射剂量。当屏蔽层厚度超过一定值后,蒙特卡罗方法计算结果的统计误差显著增大,采用减方差技术可以提高热电式同位素电池屏蔽计算的准确性。同时,直接电子输运模拟耗时很长,可以通过厚靶韧致辐射模型处理电子产生的光子,从而提高计算效率。本文开展了cosRMC程序的减方差技术和厚靶韧致辐射模型在同位素电池屏蔽计算中的应用研究与验证,基于美国SNAP-21结构的设计方案,采用cosRMC程序对同位素电池进行了精细建模,通过改变外屏蔽层厚度分析其对表面剂量率的影响,并与MCNP结果进行比较。结果表明,在电池径向和轴向使用不同厚度的屏蔽层,cosRMC与MCNP计算的贫铀屏蔽层表面的剂量率的相对误差在±3σ区间内符合良好。采用栅元重要性减方差后,两程序统计误差均减小,且在电池径向5 cm处和轴向4 cm处,结果在±3σ区间内符合良好,进一步验证了c...     

γ射线辐射屏蔽计算研究

在探伤室环境影响评价中,以192Ir源产生的γ辐射场为例,将经验公式计算结果与实测结果进行对比,得出如下结论:无屏蔽条件下,经验公式估算结果与实际测量结果基本相符;经屏蔽体屏蔽后,用经验公式法估算的结果偏保守,与实际测量值最大相差1个量级。     

EPR堆芯严重事故下安全壳内的辐射屏蔽计算

MCNP程序可以从粒子输运、扩散方程的角度来模拟计算堆芯在严重事故下安全壳内的辐射剂量水平。文章以EPR堆芯为例,采用MCNP 5程序及其核数据库CCC-710建立了精确的三维蒙特卡罗模型,在此基础上对EPR严重事故下安全壳内的辐射剂量率进行了计算分析,为判断堆芯情况和制定应急防护行动提供了数据参考。     

MCNP程序在微型钠冷快堆屏蔽计算中的应用

应用MCNP程序为微型钠冷快堆(MFR)概念设计建立了精确的屏蔽计算模型,并对其主要屏蔽物理量进行详细的计算分析.结果表明:在到达屏蔽层的外边界前,MFR内γ光子和中子注量率都已经迅速下降到较低的水平,主容器外的屏蔽层材料以碳钢为主,可以设计出满足安全准则的屏蔽结构;一回路钠的活化十分有限,屏蔽比较简单,铍反射层中氦的产量和控制棒吸收段的10B消耗比例都很小,这些材料可以使用多个寿期.     

基于多次碰撞源的屏蔽计算方法研究

离散纵标（SN）方法在求解过程中将空间变量和角度变量进行离散,空间变量和角度变量的离散误差控制对保证计算精度至关重要。本文基于射线追踪研究了多次碰撞源方法,通过计算在选定区域内粒子发生多次碰撞的通量密度,将孤立源等效为计算模型内的分布源进行离散纵标输运计算。选取自设屏蔽问题及Kobayashi基准题进行测试验证并对结果进行分析。数值结果表明,自设屏蔽问题中多次碰撞源方法较首次碰撞源方法能有效缓解二次射线效应问题;Kobayashi基准题计算结果与基准值相对误差的均方根小于3%。多次碰撞源方法有效地减弱了离散误差,提高了屏蔽计算的准确性与可靠性。     

10MW高温气冷堆屏蔽计算分析

高温气冷堆是第4代核能系统的重要堆型之一,由于其堆芯体积庞大、几何结构复杂,屏蔽计算难度较大.本工作使用三维SN程序TORT对10 MW高温气冷堆进行屏蔽计算,并用ANISN、MCNP程序进行校核.结果表明,TORT程序计算结果与ANISN、MCNP程序计算结果符合很好.     

钴调节棒转运容器屏蔽研究

采用MCAM程序与MCNP程序模拟计算钴调节棒转运容器的表面剂量率,并以此来判断容器的屏蔽设计是否满足标准要求。通过程序系统估算,在容器初始设计模型的基础上将5 cm铅层替换为5cm贫铀防护层,并提出了在容器下部屏蔽门缝隙处增加临时屏蔽装置以降低该处的辐射水平。经过优化设计后,钴调节棒转运容器能够满足国家相应的屏蔽标准要求。现场操作时的实测结果也进一步验证了容器屏蔽设计的合理性和可靠性。     

组合方法改进Monte Carlo计算中的伪随机数发生器

针对随机数产生基本方法的局限性．提出了一种高品质的组合随机数产生方法。使用此方法改进MCNP程序中的随机数发生器．能大大增加随机数周期的长度,显著改善伪随机数的品质,并使随机数的产生速度有明显提高．能有效地满足各种问题的计算要求。     

高频高压电子辐照加速器主机室辐射场研究

通过使用MCNP模拟计算和实际测量相结合的方法,对高频高压电子辐照加速器主机室辐射场的主要来源和影响其场强的因素进行了分析。结果表明:主机室的辐射场源项贡献主要来源于辐照室电子打靶后的散射辐射,影响主机室内辐射场强度的因素主要是主机室与辐照室之间管道孔的大小,以及管道孔内屏蔽材料的厚度。     

电子辐照加速器屏蔽墙中预埋管道倾角对辐射防护性能影响的蒙特卡罗计算

电子辐照装置屏蔽墙中总存在一些较大口径的管道如辐照电缆传输孔道,这些管道的存在势必会降低屏蔽体的局部屏蔽能力。为定量评估管道对屏蔽效果的影响,本文以3 MeV电子辐照加速器为例,采用蒙特卡罗MCNP程序分别模拟计算了电子打靶以后产生的能谱中1 MeV以下和1 MeV以上不同单能光子入射同一屏蔽体时,管道以不同角度穿透屏蔽墙时管道出口处及屏蔽墙外辐射场分布;并比较了在不同墙厚下这两个能段对管道出口处辐射场的影响程度。计算结果表明:不同单能光子入射屏蔽体,在管道穿墙角度≥45°时,管道出口处辐射场变化不再明显,对于1 MeV以下的低能光子在墙外的透射辐射场基本可忽略,对于1 MeV以上的能量光子,其墙外光子透射辐射场随角度增大影响显著;随着墙厚增加,低能光子衰减越显著,高能光子在管道穿墙夹角设计中越占据了主导地位。     

For a better estimation of gamma heating in nuclear material-testing reactors and associated devices: status and work plan from calculation methods to nuclear data

The determination of gamma heating levels in material-testing reactors (MTRs) is of crucial importance as gamma heating affects both safety and performance parameters of MTRs [1 Amharrak H, Di Salvo J, Lyoussi A, Carette M, Reynard-Carette C. State of the art on nuclear heating in a mixed (n/gamma) field in research reactors. Nucl Instrum Methods A. 2014;749:57–67.[Crossref], [Web of Science ®] , [Google Scholar],2 Brun J, Reynard-Carette C, Lyoussi A, Merroun O, Carette M, Janulyte A, Zerega Y, Andre J, Bignan G, Chauvin J-P, Fourmentel D, Gonnier C, Guimbal P, Malo J-Y, Villard J-F. Numerical and experimental calibration of calorimetric sample cell dedicated to nuclear heating measurements. IEEE Trans Nucl Sci. 2012;59:3173–3179.[Crossref], [Web of Science ®] , [Google Scholar]]. The required accuracy (5% at one standard deviation) makes it necessary to calibrate bias and uncertainty associated with MTR gamma-heating calculations. Main steps of bias determination for gamma-heating calculations include, first, the development of a calculation methodology with the controlled use of physical approximations; second, the interpretation of gamma-heating measurements with reference calculations so as to determine bias supposed to be mainly due to nuclear data.     

Experimental and numerical study on transient heat transfer for a twisted plate with different length in helium gas at various velocities

This study is aimed to investigate the transient heat transfer process between the solid surface and the coolant (helium gas) in very high temperature reactor or intermediate heat exchanger. Transient heat transfer from a twisted plate with different length in helium gas was experimentally and theoretically studied. The heat generation rate was increased with an exponential function, Q = Q₀exp(t/τ), where t is time and τ is period. Experiment was carried out at various periods ranged from 35 ms to 14 s. Platinum plates were twisted with the same helical pitch of 20 mm, and the effective lengths are 26.8, 67.8 and 106.4 mm (pitch numbers of 1, 3 and 5), respectively. It was clarified that the average heat transfer coefficient approaches quasi-steady-state value when the period τ is larger than about 1 s, and it becomes higher when τ is shorter than about 1 s. The heat transfer coefficient decreases with the increase of plate length. An empirical correlation for forced convection heat transfer for a twisted plate with various lengths was obtained based on the experimental data. Moreover, numerical simulation results were obtained for average surface temperature difference, heat flux and heat transfer coefficient of the twisted plates with different length and showed reasonable agreement with experimental data. Through the numerical simulation, distribution of heat transfer coefficient on heater surface, temperature distribution and velocity distribution were clarified.