当前反应堆物理计算多群常数库制作与应用中的若干关键问题研究

多群常数库是开展反应堆堆芯核设计、核电厂运行过程堆芯跟踪计算的基础和前提，其质量直接决定下游所有物理分析计算、堆芯安全评价结果的可靠程度。在过去的近30年中，基础微观核数据的评价工作取了显著进展，最新发布的ENDF/B-VII库其核数据的质量已很高，长期存在的针对轻水堆应用需要依靠对核数据进行人为调节才能使理论计算值与基准实验结果相符的问题已基本得到解决，但与反应堆多群常数库制作与应用相关的一些关键问题，却依然存在并随着研究的深入和工程应用要求的提高而愈发地凸现出来，成为进一步提高反应堆堆芯分析计算精度和可靠性的瓶颈。本研究基于当今国际最新研究成果，拟围绕共振能区重核对中子的上散射效应、多共振核间的干涉效应等关键问题开展研究，探讨多群常数库制作模型与方法需要改进的方面，并寻求在现行的多群常数库制作方法框架下，有效处理这些问题的方法。本研究属反应堆物理相关基础性的研究工作，具有重要意义。

项目以我国核电技术自主化过程中必须攻克的多群常数库制作与应用技术为研究对象，以共振能区多群常数的计算为关键突破口，依据项目建议书的规划，重点研究了以下问题：1）共振能区重核的上散射问题；2）基于子群方法的重核共振处理方法研究，包括针对子群方法自身的改进以及更完善的子群参数计算方法的提出；3）多共振核间的共振干涉效应及其处理方法；4）共振计算程序和多群数据库的开发；以及5）现行多群常数库制作和应用方法存在的误差分析。此外，在原项目建议书规划的内容之外，还开展了相关的中子连续点截面温度插值方法研究。共取得如下研究成果：1）针对共振能区重核的上散射效应问题，详细研究了考虑重核热运动和共振散射效应后的散射函数，并将其用于无限均匀介质慢化方程的求解。在独立验证有关文献前沿研究结论的基础上，总结出了渐近散射模型的误差规律。这部分成果在2010年召开的国际核工程大会上发表，EI收录；2）子群理论模型的改进。主要是引入了慢化源的中间近似以及散射共振，在等效截面计算时引入SPH因子。项目研究工作向人们清晰地展示了这些改进措施对子群理论的重要性；3）子群参数计算方法的改进。项目针对广泛使用的子群参数拟合法，提出了新的做法。不但解决了简单拟合方法子群参数可能出负的严重问题，还可以保证在由子群参数恢复有效共振积分或有效截面时，同时具有满意的精度；4）多共振核共振干涉效应的处理。项目首次在子群方法中加入共振干涉修正因子表来处理共振干涉效应，同时项目还提出了一种通过简便的修正对传统共振方法加以改进的方法。以上研究成果已在国内一级学会会刊上发表；5）定量分析了现行多群常数库制作和应用方法各个薄弱环节所导入的误差，指出现行共振处理方法由于采用简单的共振干涉模型、不考虑无限质量散射以及没有采用SPH因子，导致了约600pcm的反应性偏差，一旦采用本项目建议的改进方法后，可以消除该部分误差，从而摆脱工程上长期对共振参数加以人为调整的做法。有关成果已投国际专业期刊发表；6）围绕数据库应用中必须面对的截面温度插值问题，创立了具有良好理论基础的麦克斯韦谱积分内核插值方法，取得了很高的截面插值精度。同时，该套方法还可以从理论上解释其他纯数学的插值方法的优劣。有关成果在国际专业期刊和国际核工程大会上发表，SCI/EI收录。依托项目培养博士和硕士研究生各一名。