(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211017291.6 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 中国原子能科 学研究院 地址 102413 北京市房山区新 镇三强路1号 院 (72)发明人 舒能川　钱晶　葛智刚　陈永静　 刘丽乐　温丽丽　 (74)专利代理 机构 北京天悦专利代理事务所 (普通合伙) 11311 专利代理师 田明　任晓航 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种强中子场裂变产额变化的解析计算方 法 (57)摘要 本发明属于裂变产物核变化的计算技术领 域， 具体涉及一种强中子场裂变产额变化的解析 计算方法， 包括如下步骤： 步骤S1， 确定初始化参 数， 包括产物核ID、 燃耗深度R、 中子能量En， 步骤 S2， 从数据库中读 入谱平均截 面； 步骤S3， 计算某 个核反应道i对产物核密度变化， 相对于独立产 额的变化量； 步骤S4， 对步骤S3计算的各核反应 道的贡献进行求和， 得到某个产物核密度变化结 果。 本发明提供的强中子场裂变产额变化的解析 计算方法， 可以快速的计算得到强 中子场裂变产 额变化的情况， 并揭示产额变化的物理机制， 为 核测试的强中子场研究提供重要的技 术支撑。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 115438473 A 2022.12.06 CN 115438473 A 1.一种强中子场裂 变产额变化的解析计算方法， 包括如下步骤： 步骤S1， 确定初始化 参数， 包括产物核ID、 燃耗深度R、 中子能量En， 步骤S2， 从数据库中读入 谱平均截面； 步骤S3， 计算某个核反应道i对产物核密度变化， 相对于独立产额的变化 量； 步骤S4， 对所述步骤S3计算的各核反应道的贡献进行求和， 得到某个产物核密度变化 结果。 2.如权利要求1所述的一种强中子场裂变产额变化的解析计算方法， 其特征是： 在所述 步骤S1中， ID＝1000A+10Z+Isomer， 其中A为产物核的质量数， Z为产物核的电荷数， Isomer 为产物核的同核异能态， En为热能点、 裂 变谱能区或者13.5 –14.8MeV能 区。 3.如权利要求1所述的一种强中子场裂变产额变化的解析计算方法， 其特征是： 在所述 步骤S2中， 所述谱平均截面以微观截面为基础， 通过裂变中子谱进 行平均， 得到核反应的平 均截面， 如下式所示： 其中， 为平均， σ 为微观截面， Φn(E)为中子谱； 所述微观截面通过现有的数据库获取， 所述数据库包括CENLD ‑3.2和ENDF/B ‑VIII； 对于所述数据库中缺失的截面， 通过Talys理论 计算得到 。 4.如权利要求3所述的一种强中子场裂变产额变化的解析计算方法， 其特征是： 在所述 步骤S2中， 所述数据库通过对微观数据库求谱平均得到 。 5.如权利要求1所述的一种强中子场裂变产额变化的解析计算方法， 其特征是： 在所述 步骤S3中， 根据如下公式计算某个核反应道i对产物核密度变化， 其中， dY(i)为 i核的绝对变化 量， Yi为i核的独立产额； 为核反应道i的消失或产生截面， 为燃料核消失的平均截 面； R为燃耗深度， 为自 变量； 产物核的产生和 消失截面 为(n,g)、 (n,2n)和(n,3n)截面。 6.如权利要求1所述的一种强中子场裂变产额变化的解析计算方法， 其特征是： 采用 PERL语言编写了 CaborA.pl程序实现所述 步骤S1、 所述 步骤S2、 所述 步骤S3和所述 步骤S4。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115438473 A 2一种强中子场裂变产额变化的解 析计算方法 技术领域 [0001]本发明属于裂变产物核变化的计算技术领域， 具体涉及 一种强中子场裂变产额变 化的解析计算方法。 背景技术 [0002]在核装置 的裂变过程中， 裂变产生大量的中子， 最大中子通量可以高于实验室或 反应堆n个量级， 称为强中子场(HDNS， High  Density Neutron Field)。 如此高密度的强中 子场会与产物核发生二次反应， 使得产物核的核数密度发生改变， 对应的产额不再是实验 室给出的产额数据， 因此需要通过燃耗计算， 来确定产额的改变量。 [0003]目前除了国内钱晶的博士论文编写了FIRENEQ计算程序( 《强中子场对235U裂变产 额影响的理论研究》 )， 尚无发现有公开资料介绍强中子场燃耗的计算方法。 与本发明接近 的是反应堆的燃耗计算程序。 反应堆燃耗计算方法主要有两大类： 基于燃耗方程组矩阵求 解的数值计算方法和基于单燃耗链的解析方法。 如洛斯阿拉莫斯 实验室在上世纪80年代 开 发的Origen2程序， 是基于泰勒展开的解析方法。 基于数值计算的芬兰VTT中心开发的 Serpent系统中的燃耗计算模块、 法国开 发的燃耗程序MENDEL、 欧洲开发的活化计算系统中 的核素存量计算程序FISPACT， 关于这方面的介绍， 可以参看吴明宇的博士论文 《基于 STEP1.0和MCMG ‑I I的输运‑燃耗耦合计算系统的开发与研究》 。 下面介绍的是与本发明最 为接近的基于解析法的CI NDER90程序和基于数值方法的FIRENEQ计算 程序。 [0004]CINDER90程序通过对核反应网络进行拆分， 得到单个核素链， 然后通过解析方法 得到每个步长内的核素密度的变化。 其关键 问题之一是反应网络的拆分， 当出现循环以及 循环嵌套时， 拆分比较困难； 关键问题二是确保在步长时间内中子通量的近似不变。 通过试 算， CINDER90的步长不能小于0.1ns， 而在这个步长内， 强 中子场的中子通量变化很大， 所以 CINDER90不 适合于强中子场的燃耗计算， 计算结果会出错。 [0005]FIRENEQ程序采用数值的GEAR算法(见 《常用算法程序集》 徐士良)， 对整个核反应 网络和局部网络进行计算。 裂变产额生的产物核有1300多个， 产物核的参与的反应有(n, γ)、 (n,2n)、 (n,3n)、 (n,p)、 (n,d)、 (n,t)、 (n,3He)和(n, α )等， 是一个1300x1300的矩阵数 值求解。 矩阵的刚性问题需要处理， 另外更重要的是计算时间问题， 计算一次需要几个小 时， 甚至几天。 这对于需要随时间改变模型和参数、 反复次数高达上万次的计算是不可行 的。 发明内容 [0006]本发明的目的是提供一种强中子场裂变产额变化的解析计算方法， 避免数值方法 的编程复杂性和耗时长的缺 点。 [0007]为达到以上目的， 本发明采用的技术方案是一种强中子场裂变产额变化的解析计 算方法， 包括如下步骤： [0008]步骤S1， 确定初始化 参数， 包括产物核ID、 燃耗深度R、 中子能量En，说　明　书 1/6 页 3 CN 115438473 A 3