用外推方法確定臨界質(zhì)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

用外推方法確定臨界質(zhì)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告黃麗達(dá)工物0220100116861.實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)點(diǎn)堆動(dòng)態(tài)方程dnp—Bdnp—B寸n+\AiCi+SdtA1=1峰■與—W二1'2,…6)當(dāng)存在每秒放出S個(gè)中子的外中子源時(shí)，即使堆處于次臨界狀態(tài)，堆內(nèi)也能保持穩(wěn)定的中子密度n和緩發(fā)中子先驅(qū)核濃度C，即*=。，節(jié)=0。將上述七個(gè)方程相加，馬上可以得到SASASAKSln=—= = = |p||K-!| |K—1|1—K次臨界狀態(tài)下，有效增殖系數(shù)K小于1。隨著向臨界趨近，1-K逐漸減小，中子密度逐漸增大。達(dá)到臨界時(shí)，K=1，中子密度n可達(dá)無(wú)窮大（臨界的堆可以運(yùn)行在任意功率位于反射層內(nèi)的BF3計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率N與堆內(nèi)中子密度n成正比關(guān)系，因此計(jì)數(shù)率的倒數(shù)1/N與有效增殖系數(shù)K的關(guān)系與上圖類似。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，是通過(guò)添加堆內(nèi)鈾棒數(shù)目n進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，是通過(guò)添加堆內(nèi)鈾棒數(shù)目n使有效增殖系數(shù)K逐漸增大，所以計(jì)數(shù)率倒數(shù)1/N與堆內(nèi)鈾棒數(shù)n的關(guān)系曲線與上面幾個(gè)圖類似。圖1-2如果第一次向堆內(nèi)裝入了％根鈾棒，測(cè)得計(jì)數(shù)率為N1（圖1-3上A1點(diǎn)），第二次又插入若干鈾棒，使堆內(nèi)鈾棒數(shù)增加到％，計(jì)數(shù)率增加到N2（圖1-3上人2點(diǎn)）。那么將點(diǎn)A1和A2用直線連起來(lái)并外推到與水平軸的交界處，就可以估計(jì)出臨界時(shí)的鈾棒數(shù)目cn。根據(jù)相

似三角形關(guān)系，容易看出n=n+J%）（」-n）

c2 、N—N八2 1’再加入若干鈾棒，使堆內(nèi)鈾棒數(shù)增加到n3根，相應(yīng)的計(jì)數(shù)率增加到N3（圖13上A3點(diǎn)），再利用A2和A3兩點(diǎn)連線外推，可得到新的臨界鈾棒數(shù)n’c。用同樣方法繼續(xù)下去，隨著堆逐漸向臨界點(diǎn)趨近，外推值逐漸趨近于真實(shí)臨界值。由于我們是用直線代替曲線，推得的結(jié)果會(huì)有一定誤差，隨著向臨界點(diǎn)的趨近，每次添加的鈾棒數(shù)很少，相當(dāng)于在很小范圍內(nèi)用直線代替曲線，誤差就很小了。達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)，將中子源取走，堆內(nèi)中子通量仍可維持不變。1 I圖1-32.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用外推方法確定臨界鈾棒數(shù)目。注意首次插入鈾棒之前，不要把中子源拉到堆底下，讓它先留在石墨棱柱下方，待首次插棒完畢后再將中子源拉過(guò)來(lái)。3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄3.1插棒順序圖3-1:插棒順序圖3.2原始數(shù)據(jù)表序號(hào)第一組第二組第三組平均值11728177017521750.023130302030483066.034748455346454648.746113616461386138.358936895788428911.7611214110871131811206.3715539152971518015338.7821725215472146121577.7936211369173629036472.73.3實(shí)驗(yàn)圖表圖32：未扣除本底時(shí)的1/Nn圖本底計(jì)數(shù)率800（每80S），扣除本底計(jì)數(shù)率后的1/N-n圖如下:

1.210.8N0.60.40.21.210.8N0.60.40.2x10-3140 160 180 200 220 240元件棒數(shù)[n]圖3-3：扣除本底后的1/N-n圖分析：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要避免出現(xiàn)凸外推曲線。凸外推曲線推出的臨界裝載量大于實(shí)際的臨界裝載量，使外推過(guò)程偏于危險(xiǎn)。由上面兩張圖可以看出，本底計(jì)數(shù)會(huì)引起凸曲線。理想的扣除本底的曲線應(yīng)該是直線，不扣除本底的情況下，當(dāng)元件棒數(shù)減少時(shí)，計(jì)數(shù)率變低，本底計(jì)數(shù)率所占比例變大，使得1/N變小的趨勢(shì)減緩，即曲線的斜率減小，曲線為凸曲線。4,實(shí)驗(yàn)結(jié)果外推得到燃料元件數(shù)：2465.思考題不同位置的鈾棒，價(jià)值是否相同？鈾棒位置的不同插法，對(duì)于外推過(guò)程和外推結(jié)果分別會(huì)有什么影響？不同位置的鈾棒價(jià)值不相同，靠近堆芯的鈾棒價(jià)值更大。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們組的鈾棒是由內(nèi)側(cè)往外插，所得的曲線是凹曲線（扣本底情況），因?yàn)槲覝p本底都是減去恒定的本底計(jì)數(shù)，但事實(shí)上中子本底計(jì)數(shù)受很多因素影響，因此減恒定本底時(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程偏保守。然而若是由外側(cè)往內(nèi)插，則有可能出現(xiàn)凸曲線（扣本底情況）。因?yàn)閮?nèi)側(cè)鈾棒的價(jià)值更大，后插內(nèi)側(cè)鈾棒時(shí)，元件棒數(shù)增大，對(duì)N的貢獻(xiàn)更大，則1/N減小的趨勢(shì)更