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基于随机抽样的活化中子能谱不确定度分析方法

胡晓 黄毅 陈晓亮

胡晓, 黄毅, 陈晓亮. 基于随机抽样的活化中子能谱不确定度分析方法[J]. 核动力工程, 2025, 46(4): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080032
引用本文: 胡晓, 黄毅, 陈晓亮. 基于随机抽样的活化中子能谱不确定度分析方法[J]. 核动力工程, 2025, 46(4): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080032
Hu Xiao, Huang Yi, Chen Xiaoliang. Uncertainty Analysis Method for Activation Neutron Spectra Based on Random Sampling[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(4): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080032
Citation: Hu Xiao, Huang Yi, Chen Xiaoliang. Uncertainty Analysis Method for Activation Neutron Spectra Based on Random Sampling[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(4): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080032

基于随机抽样的活化中子能谱不确定度分析方法

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080032
详细信息
    作者简介:

    胡 晓(1990—),女,博士研究生,现主要从事反应堆物理研究,E-mail: 13051193928@163.com

    通讯作者:

    黄 毅,E-mail: 13001250193@163.com

  • 中图分类号: TL32

Uncertainty Analysis Method for Activation Neutron Spectra Based on Random Sampling

  • 摘要: 为提升活化法测量中子能谱的精度并解决不确定度分析的关键问题,本文针对基于迭代法开发的SD解谱程序,提出一种基于实验测量的活化率、截面协方差和预置谱的中子测量不确定度随机抽样分析方法。通过开发迭代法驱动的SD解谱程序,系统量化了活化率、截面协方差和预置谱对解谱不确定度的影响,并基于随机抽样原理构建了多因素耦合分析模型,结合中国实验快堆(CEFR)中子能谱实验数据进行验证。结果表明:中子能谱不确定度在全能区呈非均匀分布,热区解谱最大不确定度达24%,快区则低于8%;预置谱是解谱不确定度的主要来源(占比超90%),截面协方差和活化率的贡献不足5%。与传统方法相比,基于随机抽样的分析方法能够更全面解析不确定度来源,可为提升中子能谱测量精度提供可靠依据,还可作为评估解谱程序性能的有效工具。

     

  • 图  1  迭代法解谱基本原理

    k—迭代次数;C—修正因子。

    Figure  1.  Basic Principle of Iterative Method for Spectrum Unfolding

    图  2  截面不确定度分析方法的逻辑图

    Figure  2.  Logic Diagram of Cross-section Uncertainty Analysis Method

    图  3  预置谱引起的不确定度流程图

    Figure  3.  Flowchart of Uncertainty Caused by Preset Spectra

    图  4  MCNP计算谱及计算相对误差

    Figure  4.  MCNP Calculation Spectrum and Relative Calculation Error

    图  5  8个反应道的群截面

    Figure  5.  Group Cross-sections of 8 Reaction Channels

    图  6  238U(n,f)反应截面的相对协方差

    Figure  6.  Relative Covariance of 238U(n,f) Reaction Cross-section

    图  7  SD程序解谱结果

    Figure  7.  Spectrum Unfolding Results of SD Program

    图  8  中子能谱调整前后活化率计算值与实验值的比较

    Figure  8.  Comparison between Calculated and Experimental Activation Rate before and after Neutron Spectrum Adjustment

    图  9  解谱不确定度分析

    Figure  9.  Analysis of Uncertainty in Spectrum Unfolding

    表  1  CEFR 2-2 组件8个反应道的单核活化率

    Table  1.   Activation Rate of 8 Reaction Channels in CEFR 2-2 Assembly

    序号反应道中子能量阈值/MeV单核活化率/(cm−3·s−1)
    1238U(n,f)1.55.60×10−14
    247Ti(n,p)47Sc2.22.43×10−15
    358Ni(n,p)58Co1.01.44×10−14
    464Zn(n,p)64Cu3.05.14×10−15
    554Fe(n,p)54Mn3.11.01×10−14
    646Ti(n,p)46Sc3.91.27×10−15
    748Ti(n,p)48Sc7.63.23×10−17
    8235U(n,f)7.87×10−13
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    表  2  调整谱计算与实验测量的单核活化率相对偏差

    Table  2.   Deviation between the Adjusted Spectrum and the Experimentally Measured Single-nuclide Activation Rates

    序号 核反应 实验测量
    活化率/(cm−3·s−1)
    调整谱计算
    活化率/(cm−3·s−1)
    单核活化率
    相对偏差/%
    1 238U(n,f) 5.60×10−14 5.39×10−14 −3.75
    2 47Ti(n,p) 2.43×10−15 2.46×10−15 1.23
    3 58Ni(n,p) 1.44×10−14 1.43×10−14 −0.69
    4 64Zn(n,p) 5.14×10−15 5.08×10−15 −1.17
    5 54Fe(n,p) 1.01×10−14 1.00×10−14 −0.99
    6 46Ti(n,p) 1.27×10−15 1.24×10−15 −2.36
    7 48Ti(n,p) 3.23×10−17 3.26×10−17 0.93
    8 235U(n,f) 7.87×10−13 7.86×10−13 −0.13
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-08-22
  • 修回日期:  2024-09-29
  • 刊出日期:  2025-08-15

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