基于非广延统计理论的稳态中子场中子能谱先验信息确定方法

Prior information, such as initial spectrum of neutron field, directly affect the accuracy of solving result of unfolding method. Methods of obtaining a priori information have problems of low accuracy at present, the root cause lies in the method basing on the numerical simulation or experence of a priori information can't accurately reflect the real energy spectrum of neutron neutron field. This project from the perspective of exploration neutron field statistical regularity, proposed an idea descripting reactor neutron neutron field energy distribution by using the theory of nonextensive statistics , through in-depth study of the statistical rule of steady neutron field to determine the quantitative constraint relations between the probability distribution normalization of neutron energy spectrum and the macroscopic quantities such as the neutron temperature, the average energy, total fluence rate, with the maximum nonextensive entropy as the objective function, establish mathematical optimization problem and solving the neutron field of initial spectrum. There was no reports on the related research train of thought at present . With the statistical regularity of neutron field for physical basis of the initial spectrum as a priori information, will effectively improve the accuracy of the neutron energy spectrum.

中子场的初始谱等先验信息直接影响解谱方法求解结果的准确性。目前获取先验信息的方法存在准确性较低的问题，根本原因在于获取先验信息的数值模拟或者经验化方法不能较为准确和全面地反映实际中子场中子随能量的分布状态。本项目从探索中子场统计规律的角度出发，提出运用非广延统计理论描述反应堆稳态中子场中子能量分布的思路，通过深入研究稳态中子场的统计规律确定中子温度、平均能量、总注量率等宏观状态量与相应概率分布即归一化中子能谱的定量约束关系，以非广延熵作为最大值目标函数，建立数学优化问题并求解得到中子场的初始谱，目前未见该研究思路的相关报导。以中子场的统计规律为物理依据得到的初始谱作为先验信息，将有效提高中子能谱的准确性。

中子能谱测量通常需要一定的探测技术、先验信息和解谱方法（飞行时间法除外），其中先验信息起着至关重要的作用。考虑到大量中子组成的体系必然具有统计特性，而传统的玻耳兹曼分布不能很好的描述中子场。本项目的研究思路是从寻找统计规律和性质的角度出发，以中子组成的系统为研究对象，基于Tsallis熵和巨正则系综理论建立中子场系统的非广延统计物理数学模型，得到参数化的中子能谱测量所需先验信息。.本项目具体开展了中子场系统的非广延统计物理数学模型建立、系统参数对中子能量分布影响的定量分析、脉冲反应堆辐照腔对应的典型宏观参数下的中子能谱计算与对比等研究工作。获得了中子场系统全能区中子能谱的参数化解析式；得到的中子能谱先验信息的参数是基于中子源类型、谱类型、介质环境等易获得的宏观参数，极利于最终确定中子能谱；得到的参数化的分段中子能谱解析式理论上可以作为当前反应堆中子源产生在任何位置和介质环境的中子场系统；给出了反应堆稳态条件下典型宏观参数对应的中子场全能区归一化中子能谱。.当前的研究工作表明，非广延统计理论为描述中子场系统提供了全新方法，初步理论计算结果表明该理论能很好的描述中子能量分布。该方法得到的先验信息未知参数的数目与能群结构数相比极少，结合少量中子探测技术数据并通过简单的数值计算极易得到实际中子能谱，改变了当前中子能谱测量对解谱方法的依赖性，也从根本上改进了中子能谱测量的准确性。.该方法提供的先验信息属于中子能量相对分布，结合235U裂变电离室等中子探测器有望实现反应堆部分实验孔道全能区中子能谱的在线测量。.