中子噪声分析蒙卡模拟方法研究

The neutron noise analysis technology based on numerical simulation has significant application on the physical design and safety analysis for sub-critical system, but lack systematic research. We will launch a series of work on the numerical simulation of neutron noise analysis. Firstly, the theory of Monte Carlo based neutron noise analysis will be researched, which employ the generalized Semi-Markov process to describe evolution of neutron transport. Secondly, the simulation platform will be developed. At the end, this platform will be utilized to analyze following physical problems: (1) the sampling and influence of the number, the angular distribution, and the energy distribution of fission neutrons; (2) the application of variance reduction techniques; (3) the influence of parameters (such as width, number of channels, triggering), and its adaptive algorithm...These works could play an important role no only on further comprehension of the neutron noise analysis simulations, but also on the design and critical safety analysis of sub-critical systems, such as the start-up of reactor, reactor loading, accelerator driven system, and weapons stockpiles. Therefore, the project has important scientific significance and application value.

基于数值模拟的中子噪声分析技术对核装置的设计和安全分析具有重要意义，但缺乏系统性研究，本项目对此开展系列工作。首先，建立基于广义半马尔科夫过程中子随机场时间演化理论的中子噪声蒙卡模拟方法；其次，利用该方法研制中子噪声分析蒙卡数值模拟平台；最后，应用此平台对噪声分析模拟中的如下物理问题展开深入研究：（1）裂变中子数量、出射角度和能量抽样的处理及其影响分析；（2）减方差技巧在中子噪声模拟中应用分析；（3）噪声分析技术中道宽、道数和触发等参数的影响分析及其自适应算法研究。.. 这些工作的完成，既可加深对中子噪声分析建模过程的物理认识，又可应用于反应堆装料、反应堆启动、加速器驱动核能系统和核武器库存等次临界问题的设计及临界安全分析。因此，本项目具有重要的科学研究意义和工程应用价值。

瞬发中子常数α 本征值对核装置的设计和安全分析具有重要意义，中子微观噪声分析方法是获得α 本征值的重要实验方法，但数值模拟相关研究较少。. 首先，本项目通过中子场随机性的来源分析了中子随机场演化蒙卡模拟程序与传统蒙卡程序的差别，发展了中子随机场时空演化蒙卡模拟方法，包含基于广义半马尔科夫过程的时间序列仿真方法和定常时间调整法。. 其次，根据工作需要和已有研究基础，重点参考OPENMC程序，研制了中子光子输运程序（NPTS），基于NPTS程序，采用基于广义半马尔科夫过程的时间序列仿真方法和定常时间调整法，实现了中子随机场的时空演化模拟。. 第三，调研并基于NPTS程序实现了单探测器Rossi-α方法，双探测器Rossi-α方法，方差-平均值比方法和零概率法以及互相关分析等噪声分析方法，不同方法计算结果自洽并与实验及MCNP5程序结果在不确定度范围内相符。. 最后，利用NPTS程序开展了中子噪声分析方法研究，分析了噪声分析中道宽、道数、触发计数等各噪声分析参数的敏感性，给出了参数选取规律。