临界反应堆弱源启动的物理理论、数值模拟方法和模拟软件研究

核反应堆弱源启动由于具有好的经济和环保效益受到广泛关注，弱源启动过程存在反应性监测的盲区，这带来安全隐患，这是弱源启动技术没有广泛使用的原因。描述反应堆弱源启动过程的物理理论是中子场瞬态演化的随机过程理论，描述反应堆稳态运行的物理理论是线性Boltzmann方程，前者的研究很不成熟。本课题研究随机中子场瞬态演化过程的建模方法、随机模拟方法，研制能量-空间相关通用几何中子-缓发中子先驱核耦合随机场瞬态演化过程模拟软件，为临界反应堆弱源启动方案设计提供理论方法和工具，为弱源启动过程的安全监测方案设计提供理论方法和工具。应用能量-空间相关随机中子场瞬态演化软件研究临界反应堆弱源启动过程中中子场演化规律，研究弱源启动中反应性监测盲区与中子源强和反应性加入方案的关系规律，深化临界核反应堆无源启动的物理和安全性认识。

在本课题中，研究了如下问题：1、随机中子-缓发中子先驱核-光子场瞬态演化过程建模与数值模拟方法；2、随机中子-缓发中子先驱核-光子场瞬态演化过程模拟程序研制；3、反应堆弱源启动过程实验理论研究；4、点堆中子动力学方程的随机模拟方法；5、反应性微观测量模拟程序研制与应用；6、复杂几何系统伽马放射性活度测量模拟研究。取得了如下成果：1、提出了描述随机中子--缓发中子先驱核-光子场瞬态演化过程的广义半马而科夫过程（GSMP）建模，并在此基础上建立了随机中子场瞬态演化的GSMP模拟方法；2、研制了三维随机中子-缓发中子先驱核-光子场瞬态演化过程模拟程序，应用于美国GODIVA-II脉冲堆和法国CALIBAN脉冲堆的点火试验模拟，得到的爆发脉冲等待时间概率分布与实验结果符合；3、将零维中子动力学程序与二维对流换热程序耦合，开发了一个可用于核临界安全评价与分析的程序CriSAA。使用CriSAA对TRACY装置上的Pulse Withdraw实验和Ramp Feed 实验进行模拟，分别研究了核溶液装置的封闭临界漂移和开放临界漂移的瞬态特征，前者的模拟结果与实验值吻合；4、建立了点堆中子动力学方程的蒙特卡罗求解方法，相比于传统的确定论方法，该方法不存在刚性问题；5、基于随机中子场瞬态演化的GSMP模拟方法，建立了模拟Feyman-α和Rossi-α等的模拟方法；6、研制了三维通用几何中子-光子直穿照射量快速计算程序，计算得到的伽玛探测器探测效率与试验结果符合很好。