Введение к работе
Актуальность проблемы. Экономический прогресс в любой про-. мшменно развитой стране неразрывно связан с ростом потребления электроэнергии. Этот рост не может базироваться только на органических источниках из-за постоянного их истощения и поэтому необходим поиск альтернативных' источников энергии. Наиболее перспективными среди них признаны ядерная энергетика и термоядерная энергетика.на базе D-T синтеза. Одной из важнейших проблем, возникающих при созданий энергетических термоядерных-реакторов, является проектирование бланкетов, где утилизируется энергия синтеза и происходит воспроизводство трития. Ее решение связано с созданием' расчетных программ'и библиотек оцененных.ядерных данных, позволяющих с заданной'. точностью предсказывать" нейтрон-но-физичес'кие. параметры бланкетов. Так как.в настоящее время отсутствуют действующие-термоядерные .установки,- то . единственной -возможностью верификации таких програш являются эксперименты на моделях бланкетов.с'генераторами 0-Т нейтронов. Исследования по уточнению, ядерных, констант, проводимые обычно на однородных-сборках в условиях простой геометрии, мозшо считать' практически завершенными. Однако существует недостаток экспериментальных результатов, полученных в сложных многокомпонентных системах.
На основе выше сказанного целью диссертационной работы являлось разработка и создание методической, аппаратурной и программной основ измерения абсолютных нормированных функционалов' нейтронного поля в моделях бланкетов сложного строения и измерение на этой базе спектральных характеристик нейтронного поля в моделях бланкетов с различными размножителями нейтронов с погрешностями, удовлетворяющими условиям верификации расчетных
программ. ;; v '. V "*.-'. v'''-"-: - .'
В рамках поставленной цели были решены "следующие.' задачи.-
-
Сконструирован и введен в эксплуатацию нейтронный генератор. на основе D-T реакции, имеющий систему абсолютного счета нейтро- -: нов под управлением ЭВМ.-:"'--. -.--"-'^Ч. - :;"„. "'-"' '" .::/^.
-
Создана многоканальная спектрометрическая система для измерения наведенной активности детекторов, .обеспеченная комплексом" аналитических програш/ ' .' -' '" .-''..,.-,:
-
Проведен выбор пороговых реакций и изготовлен набор -'.актива-.-. ционных детекторов.'- "-;' ,;'.; . ';-':';':' '"-.' ;,:'. .=-.'; "'::: '"-.'.; . -Л -
4. Проведены аттестация измерительной аппаратуры и анализ';'пог--.' -
" решности измерения скоростей ядерных реакций.'-'.-. .' .':',-, '.:.
-
Сконструированы и изготовлены графитовая сборка и 'модели . бланкетов 'ТЯР. со свинцовым и урановым размножителями нейтронов. .
-
В графитовой сборке и моделях'бланкетов проведены- измерения , относительных и абсолютных нормированных скоростей,семи порого-
вых реакций, которые были использованы для верификации .трех рас-...
четных программ. '.'.''- -""''. --ч;-. '".' '-/.V.:/.--' -^-
7. Разработана методика.восстановления спектра нейтронов по из
меренным скоростям ядерных реакций, получены восстановленные .
О
спектры е экспериментальных установках, проведена оценка точности восстановления дифференциальных и интегральных спектров и определена область.их применимости. .
Научная новизна. . : -. '-V'-;"-../- - .
1. Создано методическое, аппаратурное. и программное.обеспечение " измерения абсолютных нормированных .скоростей ядерных реакций. в:, моделях бланкетов сложного строения, удовлетворяющее условиям верификации расчетных программ.' , .- '... " '.''-;'-..:.'..'..
Z. Разработан ' способ,^задания априорного, спектра нейтронов.в программе его'.восстановления по результатам активационных . йзме-': . рений в экспериментальных сборках, облучаемых нейтронами D-Г ре-, акции'и показана предпочтительность использования для.этих целей .нормированных интегральных уравнений.. ,"'."'..''"' ''.".
3. Предложен'способ определения оптимального активационного на-
'бора пороговых реакций.
4. Получены пространственные распределения абсолютных нормиро
ванных скоростей пороговых реакций в следующих установках:
- в сплошной графитовой сборке, '
'.-'- в графитовой сборке, с полым каналом,
в модели бланкета ТЯР со свинцовым размножителем нейтронов,
в модели.бланкета ТЯР с урановым размножителем нейтронов.
б. Показана возможность вычисления функционалов нейтронного по-: ля с помощью восстановленных спектров нейтронов и с помощью эффективных параметров пороговых реакций.
Практическая ценность работы. .1. Создан, нейтронный, генератор с системой абсолютного счета нейтронов, который может быть использован для проведения репер-ных экспериментов на моделях бланкетов. 2. Созданы методическая и аппаратурная основы измерения абсо-. лютных нормированных скоростей ядерных реакций с погрешностями, удовлетворяющими условиям верификации расчетных программ. - 3. Результаты реперных экспериментов,. полученные на графитовых сборках и сложных многокомпонентных моделях бланкетов ТЯР, использованы для верификации трех расчетных программ. ' 4. Повышена информативность интегральных экспериментов на моде-. -лях бланкетов, облучаемых нейтронами D-T реакции, путем получе-: ния трудноизмеримых функционалов нейтронного' поля с помощью спектров" нейтронов, восстановленных по измеренным скоростям. ядерных реакций.,: ' '.--'
Личный вклад автора состоит в следующем: : - участии в конструировании и наладке нейтронного генератора,
разработке и создании методики и системы измерения абсолютных нормированных скоростей ядерных реакций,
создании комплекса обслурваювщ и расчетных программ,
конструировании.экспериментальных установок,
проведении измерений скоростей пороговых реакций в графитовых сборках, концептуальных моделях бланкета ТЯР и анализе результатов экспериментов,
разработке методики получения априорного спектра в программе восстановления спектра нейтронов и восстановлении спектров нейтронов по экспериментально измеренным скоростям ядерных реакций,
доказательстве возможности использования'' восстановленных спектров для вычисления эффективных параметров реакций, функционалов нейтронного поля на . примере, пороговой ' реакции 7Li(n,п'оО4Не и формирования оптимального активационного набора
Детекторов. ., г .'.;.'-;.. ' .< :
На защиту выносятся. '-','*'
-
Методика измерения абсолютных нормированных"скоростей ядерных реакций в неоднородных моделях бланкетов ТЯР, удовлетворяющая условиям верификации расчетных программ, а также ее аппаратурное, программное и метрологическое обеспечение.
-
Результаты реперных экспериментов по измерению пространственных распределений относительных и абсолютных нормированных скоростей ядерных реакций в сплошной графитовой сборке, графитовой сборке с полым каналом и в моделях бланкетов ТЯР со свинцо-вым и урановым размножителями нейтронов.
-
Методика задания априорного.спектра нейтронов и использования для восстановления спектров нормированных скоростей ядерных реакций. ;..: ;";' -".-... '.'.
-
Рекомендации по использованию восстановленных.спектров нейтронов для определения эффективных параметров пороговых реакций, функционалов нейтронного поля, интегральныепотоков нейтронов-и выбора оптимального набора активационных детекторов. -
" Апробация работы. Основные положения работы докладывались к V (1987 г) Всесоюзном семинаре по физике, реакторов,'. на IV (198? г) и V (1990 г) Всесоюзных конференциях по инженерным проблема термоядерных реакторов, V (1989 г) Всесоюзной конференции по за-
щите от ионизирующих излучений и на Международном симпозиуме по ядерной физике в Гаусике {1989 г), опубликованы в журнале "Атомная энергия", ВАНТ: серия "Термоядерный синтез", ПТЭ, в сборниках "Автоматизация научных исследований в экспериментальной физике" и "Нейгронно-энергетические проблемы термоядерных установок".
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Она изложена на 17? страницах, включая 42 рисунка, 26 таблиц и список литературы на 10 страницах из 86 наименований.
