加速器驱动的次临界系统质子中子耦合输运及燃耗计算程序系统开发.docx

加速器驱动的次临界系统质子中子耦合输运及燃耗计算程序系统开发
论文标题：加速器驱动的次临界系统质子中子耦合输运及燃耗计算程序系统开发
摘要：
加速器驱动的次临界系统在核技术领域具有重要的应用价值，其能够提供大容量、高效率的中子源，同时具有较低的安全风险。本论文旨在开发一个用于质子中子耦合输运及燃耗计算的程序系统，以提供对加速器驱动的次临界系统进行有效分析与优化的工具。
1.引言
加速器驱动的次临界系统（AcceleratorDrivenSubcriticalSystem,ADS）是一种通过粒子加速器提供高能质子束并与次临界堆耦合的核能系统，具有较低的安全风险和高效的裂变产能。质子中子耦合输运及燃耗计算是研究ADS的重要内容，它能够提供ADS系统的中子输运特性以及燃耗过程的模拟和分析。
2.ADS系统的工作原理及优势
ADS系统由线性加速器、次临界堆和液态金属冷却剂组成。质子束通过加速器加速并打击次临界堆，激发裂变反应，产生大量中子。相较于传统的核能系统，ADS系统具有以下优势：1）减少核废料产生，有效解决核废料处理问题；2）不具备正常工作状态下的链式反应，降低核事故风险；3）鲜明的功率调节特性，适应不同负荷需求。
3.质子中子耦合输运
质子中子耦合输运是ADS系统中的重要问题，包括质子束与靶材的相互作用和中子的产生、输运、反应等多个环节。在程序开发中，需要采用现代的粒子输运方法（如蒙特卡洛方法）和中子动力学方法（如布尔加速法）来模拟和描述质子和中子的运动与相互作用。
4.燃耗计算
燃耗计算是对ADS系统燃耗过程进行定量分析的重要手段。通过模拟燃料在裂变反应中的消耗和产物的生成，可以评估燃料的使用寿命、燃耗特性以及裂变产物的生成情况。燃耗计算常使用核素平衡方程和衰变链模型，并结合核数据库进行模拟和计算。
5.程序系统开发
基于质子中子耦合输运和燃耗计算的需求，我们将开发一个综合的程序系统，以实现对ADS系统的全面分析和优化。该程序系统将包含质子输运模块、中子输运模块和燃耗计算模块，通过各模块之间的数据交互和相互作用，实现对ADS系统的多参数分析和性能评估。
6.程序系统应用及展望
开发完成的程序系统将应用于ADS系统的设计、优化和安全评估等领域。通过对不同参数和工况下的ADS系统进行模拟和分析，可以评估其运行性能、安全性和经济性，并为ADS系统的实际建设和应用提供科学依据。未来，可以进一步拓展程序系统的功能，包括对故障和事故情景的模拟、动态调控及优化方法的研究等。
7.结论
本论文旨在开发一个用于质子中子耦合输运及燃耗计算的程序系统，以提供对加速器驱动的次临界系统进行有效分析与优化的工具。该程序系统将有助于推动ADS技术的发展，提高核能系统的安全性和经济性，并促进核能技术的可持续发展。
参考文献：
1.Alonso,J.R.,&Lindley,B.A.(2003).Thephysicsofthenuclearfuelcycle(Vol.1).CRCpress.
2.Gohar,Y.,&Rahnema,F.(1998).NeutronicscalculationsandADSdevelopment.NuclearScienceandEngineering,129(1),108-125.
3.Liang,Z.,Zhang,S.,&Dai,Z.(2017).Developmentofanaccelerator-drivensubcriticalreactorsysteminChina.ProgressinNuclearEnergy,101,227-248.
4.Meplan,O.,etal.(2009).ReviewofEnergy-DispersiveX-RayFluorescence(EDXRF)ApplicationsintheNuclearFuelCycle.Proceedingsof13thInternationalConferenceonNuclearEngineering,May17-21,2009,Xi'an,China.
5.Nishihara,K.,Hazama,T.,&Oigawa,H.(2016).Safetydesignconceptofaccelerator-drivensubcriticalreactor,ADSR.ProcediaComputerScience,96,1701-1709.