裂变核素中子截面和裂变中子数的高可信度协方差研究

The neutron induced cross sections of fission nuclei (such as 235U) and the fission neutron multiplicity (ν) are crucial nuclear parameters in the design of nuclear fuel cycle for reactors. However, the studies of integral experiment demonstrate the uncertainties of present neutron data of 235U are not very good and reliable enough to fulfill the requirement of target accuracy in simulation. It is mainly shown that the experiment-dependent uncertainties may be underestimated, while the model-dependent uncertainties are still expected to reduce. Therefore, a new study for high-fidelity covariance is very necessary to improve them..This project will investigate a new method of high-fidelity covariance evaluation for the neutron data of fission nuclei in the framework of deterministic least square approach. Then, the method will be utilized to improve the fidelity of uncertainty for the neutron data of 235U. The researches will be carried out around the following central issues: in the first step, amend the quantification approach for the uncertainties and correlations of experimental data base on the analysis of uncertain sources in measurements; Secondly, solve the problems related to the experiment-dependent high-fidelity covariance of the neutron induced cross sections of 235U and the  value by means of combining the results of step 1 and the ‘simultaneous evaluation’ approach; Thirdly, The advanced coupled-channel optical model based on a soft-rotator model will be introduced to remedy the theoretical models for the neutron induced reactions on fission nuclei. A set of new neutron data and covariance will be derived for n+235U with better foundation in physics, which would be very helpful to reduce the model-dependent uncertainties. Finally, the obtained data of 235U will be verified through the systematic integral experiment tests and recommended to the users.

裂变核（如235U）的中子反应截面和裂变中子数（ν值）是堆芯燃料循环中的关键核参数。经宏观检验表明，现有235U数据不确定度研究的水平无法满足模拟计算目标精度要求，主要表现为实验依赖型不确定度可能被低估，而模型依赖型不确定度仍有待减小。因此，急需开展新的高可信度协方差研究。.本项目拟在确定论方法基础上，建立一套新的裂变核中子反应数据的高可信度协方差研究方法，用于提高235U中子数据不确定度研究的整体水平。重点研究：从不确定度源项分析出发，改进实验数据不确定度和关联的量化方法；该方法与“同时评价”结合，解决当前235U反应截面与ν值的实验依赖型协方差的问题；采用 “软”旋转子耦合道光学模型，改进中子诱发裂变核反应计算模型，得到物理基础更好的235U中子数据和协方差，有助于减小模型依赖型不确定度。所得235U数据将经过系统的宏观验证并推荐用户使用。

为了发展适用于裂变核中子数据的高可信度协方差评价方法，本工作以中子诱发铀-235全套核反应截面与中子数据为对象开展研究，已经顺利完成了联合基金申请书所规划的所有研究内容。. 根据项目申请书的要求，我们首先从确定论最小二乘法（Deterministic Least Square，DLS）出发，系统的建立了非模型依赖和模型依赖型协方差的评价方法，并已经将该方法应用于n+235U核反应系统的重要反应截面与裂变瞬发中子数（nu ）的评价研究中，给出了满足国际标准ENDF/B-6数据库格式的235U全套中子核反应数据文档（含协方差文档）。在该项研究的过程中，为了提高裂变核反应的数据质量，在探索协方差评价技术的同时，项目尝试从实验评价技术与裂变核反应理论模型方法本身出发予以改进，分别研究了在裂变核反应计算系统FUNF程序基础上增加了“软”旋转子耦合道光学模型用于中子与235U核反应的基态，基态转动带与非基态转动带的耦合计算，并将该技术应用于核反应数据的理论计算过程中；在评价技术方面，开展多核多反应道的“同时评价”技术，积极在非模型评价中引入比值测量的贡献，并建立实验源项不确定度分析技术（ASEU）开展全截面，裂变截面等的非模型协方差评价。最后，将采用本项目所建立方法产生的235U全套中子数据协方差交付宏观基准装置验证，经与日本库JENDL-4.0中最新结果以及各宏观装置比对验证，通过本工作方法建立的235U协方差数据在工程应用中合理可用，结果显示新评价的U-235协方差数据引起的Godiva例题keff计算值不确定度与JENDL-4.0库是基本一致的。同时，经过采用本项目所建立的高可信度协方差评价技术， 235U各中子反应截面的协方差数据在未来将会进一步得到改善。. 本项目的主要成果包括：（1）一套新的裂变核中子反应数据的高可信度协方差研究方法；（2）中子与235U核反应数据含协方差文档。所建立方法适用于快中子能量区域。