核反应堆瞬发型自给能粒子探测器初始灵敏度研究

及数据分析方通则绝对值，通过对比可验证，论证该方样式的正确性和计算出来准确性。

1► 铂SPND力学不同之处

01

Co-59与氘的超强子

铂SPND与乏氢气内氘引发重排要到构成有效阻抗趋近，可分为2个两步。首先行是59Co与氘引发生擒重排（n，γ），然后γ放SPND在表面上引发（γ，e）重排。上述2种重排里，大写字母n、γ、e分别表格示氘、粒子和带电粒子。由于（n，γ）和（γ，e）这2种重排都是趋近引发的，因此以铂SPND为典标准型代表者格的这类耕种能航天器兼具趋近积极响应的特点。

通过对SPND希望到刻度，即可由观测到的趋近阻抗获得航天器后方的氘注量不下和功不下的较小及属，通过在填内分量各不相同氢气模块和向外各不相同相对上布置一系列SPND，就可以实现对整个可控活性一区的点头图像可实现该网站。59Co与氘引发生擒重排以及后续产物裂变及其裂变纲点头图如点头图1请注意。

点头图1 铂-59与氘重排后的作用于锝及其裂变纲点头图

由点头图1可以显出，59Co与氘引发生擒重排有2个主干，分别作用于氢原子60Co和能级60mCo，能级的60mCo通过γ裂变释放粒子离开了氢原子，里时有产物60mCo、60Co、61Co砹和重排类标准型都有所不同，使得航天器的趋近阻抗组合而成组分适合于多种不同，全面增大了数据分析重复性。59Co、60mCo、60Co三者正中央的产物的关系举例来说下列公式说明了：

样式里，λ为互换锝的裂变常有数；N为锝水分子核反应密度；σ为锝重排对称；Φ为透射氘注量不下。可见，即使是在初始时刻的平衡状态下，铂SPND在表面上也同时存有实体化发γ放射和弛发γ放射，因此其除此以外存有弛发趋近阻抗之外。但是在初始时刻，由于60mCo、60Co的酸度小到可以看来不计，因此弛发阻抗之外除此以外可看来。但是当铂SPND在乏氢气内经过一段时有隔时时有的电离辐射后，随着60Co大大累乘积，其裂变的砹总长达5.27a，弛发趋近阻抗将大大增大，成信道阻抗趋近，亦会受到破坏趋近阻抗与氘注量不下正中央的线性的关系。数据分析表格明，铂SPND在1×1013n/（cm2·s）氘注量不下照射下电离辐射3a，由60Co造成了的信道阻抗分之二总趋近阻抗的16%。因此，随着电离辐射乘微分注量不下增大，这一弛发干扰趋近阻抗较小更不可看来，必需对趋近阻抗顺利完成修订。

由于航天器阻抗趋近是粒子、带电粒子经过二次产物获得的，里时有产物效不下较偏极低且仅有1%~2%，因此铂SPND的阻抗和阻抗趋近超强度要比裂变标准型SPND小得多。因此，实体化衣著耕种能航天器一般不除此以外用作，而是配合裂变标准型航天器共同用作，前者用作可控保护措施，后者用作该网站。虽然铂SPND趋近阻抗小，其可能在于氘-粒子-带电粒子正中央的产物效不下偏极低，但是不一定意味着其人造卫星本体消耗较慢。只不过，铂的热氘吸了事对称达到37b（1b=10-28m2），其较小虽然不如锗SPND（145b），但是仍远少于裂变标准型砷SPND（5b）。就其结果表格明，铂SPND处于典标准型的5×1013n/（cm2·s）热氘注量不下照射下，阻抗下降至初始阻抗的90%所经历的时有隔时时有共约为30个翌年，其用作寿命比锗要总长，但是仍远极低于砷，可见铂属于里等燃耗航天器。

02

铂SPND阻抗趋近来乃是

如前所述，基于59Co的实体化衣著SPND的阻抗趋近乃是于人造卫星本体生擒氘后激发的γ放射，γ放射通过光电子、卢瑟福不稳定性和带电粒子对不稳定性激发带电粒子构成阻抗趋近，趋近较小与上述3个两步的重排对称就其。3种重排的对称举例来说下列公式说明了。

光电子：

卢瑟福不稳定性：

带电粒子对不稳定性：

其里，Z为靶核反应的水分子下样式，hv为粒子粒子。对于偏极低能γ放射和水分子核反应有数极低的人造卫星本体物料，光电子较弱；对于里能γ放射和水分子下样式偏极低的人造卫星本体物料，卢瑟福不稳定性较弱；对于极低能γ放射和水分子下样式极低的人造卫星本体气态，带电粒子对不稳定性较弱。对于某一特定的SPND，其物料是固定的，因此上述重排的概不下密切相关远极小透射γ放射的粒子，而透射γ放射的粒子又远极小与SPND引发生擒重排的氘注量不下属，因此3种重排的概不下之后严重发挥作用氘波谱。

2► 氘阻抗计算出来方样式

耕种能航天器的阻抗举例来说定义为其他部门总间隔内航天器趋近阻抗与航天器所处后方的氘注量不下之比，即

样式里，S为航天器其他部门总间隔阻抗（A/cm）/（n/cm2ּ·s），I为航天器其他部门总间隔趋近阻抗（A/cm），ϕ为航天器后方的热氘注量不下（n/（cm2·s））。

01

“比尔基基本上概念”的局限性

在给航天器希望到刻度时，透射氘注量不下属（氘波谱）举例来说作为输入有条件，因此SPND阻抗的计算出来准确性远极小趋近阻抗I的绝对值，根据“比尔基基本上概念”，趋近阻抗计算出来样式为

样式里，e为其他部门正电荷，计算出来时取绝对值为1.602×10-19C，A为人造卫星本体横对称乘积（cm2），εβ为人造卫星本体激发的带电粒子只能达到若无表格面亦会而不被吸了事的概不下，εE为由于绝缘本体空时有电场不稳定性造成的带电粒子逃脱概不下。Pi表格示由第i种重排方样式激发的带电粒子有数，i则表格示第1.2节里说明了的3种（γ，e）重排，除此以外光电子、卢瑟福折射和带电粒子对不稳定性。

填内经过与SPND航天器重排后的氘和粒子粒子属较为适合于，继而由粒子再次释再次出现来带电粒子的产物下样式为

样式里，yi（Eri）为生擒γ放射产额，即人造卫星本体每生擒一个氘激发一个粒子为Eri的γ放射的概不下。选择到乏氢气内氘波谱的属极其不以外匀，散布了从超热氘到快氘整个能群人一区时有，首先行须要计算出来各能群人的氘激发的粒子粒子属，再次由粒子粒子属计算出来光电子、卢瑟福折射和带电粒子对不稳定性3种重排各自的概不下。这是实体化衣著SPND与裂变标准型SPND在力学两步和计算出来方样式上存有巨大不同的可能，其力学两步和解方样式无疑极其繁复适合于，且不可避免地引入近似造成计算出来结果准确性极小。

02

维多方样式的优势

比尔基重申阻抗有数绝对值计算出来方样式后的第2年，Goldstein首次尝试用作维多方样式计算出来了SPND航天器的阻抗。表格1概述了Goldstein针对1种实体化衣著和2种裂变标准型SPND的数据分析方通则计算出来结果与实验者观测绝对值的来得。可以显出，Goldstein用作维多方样式获得的计算出来结果同实验者有数据集远比存有明显错误，其里，对裂变标准型SPND的错误相对较小，对实体化衣著SPND的相对错误极低达-37%，全面便是，由于实体化衣著SPND力学两步的适合于性，须要全面严谨研究课题。

表格1 Goldstein首次用作维多方样式计算出来SPND阻抗

时至今日，归功于计算出来机耐用性和计算机系统对出来的发展，维多方样式在SPND制造建筑设计应用的最效用大大增超强。远比于断定论解方样式，该方样式通过大规模带电粒子统计数据分析不一定须要可实现各种适合于的力学两步，而需大量的假设和近似妥善处理，从而可以获得粗略的统计数据分析结果。

3► 耕种能氘航天器的维多基本上概念

01

基本上概念建立

SPND构造卫星本体、绝缘本体和了事集本体3个之外，组合而成有为圆柱本体本体，如点头图2请注意。其里，最内层为人造卫星本体是最在表面上之外，由氘敏捷物料组合而成，决定了SPND的耐用性。里时有举例来说无机绝缘本体物料，如Al2O3、SiO2等，了事集本体若无壳用作交还从人造卫星本体振荡过来的带电粒子，物料举例来说给定极低氘折射对称、偏极低氘吸了事对称的316不锈钢和因科镍等。在本研究课题里，SPND被设为二维无限总长基本上概念以计算出来其他部门总间隔的氘阻抗。

点头图2 耕种能航天器点头

本研究课题对里国核反应仪器厂仿制的2类铂航天器ZTCo121和ZTCo122顺利完成了数据分析方通则计算出来，其人造卫星本体球形并列1.5mm和2mm，其他参考重量和物料的资讯如表格2请注意。人造卫星本体和绝缘本体物料非常简单，因科镍的组合而成较为适合于，因科镍各锝的总质量百分比如表格3请注意。

表格2 2类铂SPND的球面和物料

表格3 SPND了事集本体物料因科镍的组合而成

由于SPND重量来得于乏氢气可控而言十分比相当大，可认为填内氘连续性地照射到航天器，因此本研究课题将透射乃是定义为航天器若无表格面亦会连续性的圆柱面乃是。对于乃是氘的粒子属，给定了里国“华龙一号”大标准型压水填2个各不相同可控后方的氘波谱作为乃是项，其里一个为可控里央后方模块的向外里心周围，另一个为可控边沿后方模块的向外顶部周围。其里，里央模块总氘注量不下为5.43×1014n/（cm2·s），边沿模块总氘注量不下为6.68×1013n/（cm2·s），两者的波谱形状类似，总量差别1个有总能量，基本上只能凸显一个压水乏氢气内氘注量不下水平的不同。其里一个后方的氘波谱如点头图3请注意，透射氘注量不下随粒子属在极其宽泛的周围，既含有超热氘、热氘也有快氘，其在热氘一区和快氘一区有2个峰绝对值，合理压水乏氢气内氘波谱的相比较。须要概述的是，在计算出来氘波谱时将乏氢气内氘按照粒子较小划分为50个能群人。

点头图3 用作氘阻抗计算出来的氘波谱

02

力学方样式

各不相同于裂变标准型耕种能氘航天器，其里时有锝（如104Rh和52V）存有几分钟的不牢固砹时有隔时时有，维多程序来无通则可实现这一两步，因此必需分为2个计算出来两步，先行希望到氘电导计算出来氘注量不下，再次希望到带电粒子电导计算出来趋近阻抗。而对于实体化衣著航天器，尽管其力学两步要适合于得多，但是由于（n，γ）和（γ，e）这2之外重排都是趋近引发的，因此只须要通过单步氘-粒子-带电粒子电磁场电导计算出来获得即可。

在多带电粒子电磁场电导两步里，统计数据分析了SPND若无表格面亦会多群人氘注量不下，并根据Westcott数据分析方通则，之后将氘注量不下产物为粒子为0.0253eV，即氘速度快为2200m/s的单能热氘注量不下代入阻抗公样式计算出来。此若无，还连动统计数据分析了航天器各交界面的震荡，以计算出来趋近阻抗绝对值。须要概述的是，从粒子到带电粒子的重排里，不仅激发了带电粒子，除此以外还有正带电粒子激发，因此在维多基本上概念里，除此以外选择了正带电粒子的作用。

本研究课题的数据分析方通则计算出来有数据集所用作的维多程序来为MCNP，用作标准的ENDF-VII核反应有数据集库系统对。可实现计算出来在里广核反应研究课题院的服务器端上完成，该服务器端基于Linux Red Hat 64位操作系统对共有20个CPU，每个CPU标准型号为“Intel（R）Xeon（R）CPUE7-4870@2.40GHz”。同时用作MPI共150个进程希望到计算机系统对出来，为这样一来降偏极低统计数据分析最大值，电导带电粒子有为数达到10亿个。在此有条件下，单次氘、粒子、带电粒子电磁场电导时有隔时时有共约为3h。

4► 结果及讨论

01

阻抗绝对值计算出来

通过（n，γ，e）两步的维多可实现，不仅可以统计数据分析到之后的震荡，还可以清楚地3种粒子-带电粒子重排的个有数，从而断定其各自重排的比例，这是断定论方样式难以希望到到的。各不相同氘波谱互换的重排类标准型统计数据分析有数据集分之二比见表格4。

表格4 3种粒子-带电粒子重排分之二比

可以显出，3种粒子-带电粒子重排里光电子和卢瑟福折射分之二来得大，而带电粒子对不稳定性分之二比不足10%，对趋近阻抗重大贡献成比例。这一结果是合理预期的，因为对于带电粒子对不稳定性，γ粒子产物为1个正带电粒子和1个负带电粒子，其粒子存有某一阈绝对值，只有当透射γ粒子的粒子hv>2moc2，即hv>1.02MeV时，带电粒子对不稳定性才能引发，这也是Goldstein在计算出来时为了一般化而看来带电粒子对不稳定性的可能。

耕种能氘航天器激发的带电粒子从人造卫星本体向了事集本体民族运动的两步里亦会构成空时有电场，关于空时有电场数据分析方通则，已为历史文献对其顺利完成了较系统对化的表述，本文才亦会对其参考说明了。其里有关阻抗绝对值计算出来的2个模板是临界半径rc和带电粒子振荡概不下f，如样式（10）和（11）请注意：

通过临界半径和带电粒子释再次出现来因子，可以计算出来出耕种能航天器从人造卫星本体到了事集本体的总的自在阻抗Jec：

样式里，e、i、c并列人造卫星本体、绝缘本体、了事集本体的简写，Jei、Jic分别表格示穿过人造卫星本体/绝缘本体、绝缘本体/了事集本体表格面亦会的震荡。Jec为常数有数，仅表格示从人造卫星本体释放的带电粒子只能到达了事集本体成有效阻抗的概不下。

02

氘阻抗计算出来可验证

根据第3节建立的维多基本上概念以及氘-粒子-带电粒子电磁场电导计算出来结果，统计数据分析了各不相同氘波谱下2种铂SPND的氘注量不下和震荡较小及其最大值（表格5）。须要概述的是，此处的氘注量不下为SPND若无表格面亦会后方且经过产物之后的Westcott注量不下，可以不一定须要代入阻抗公样式希望到计算出来。而震荡不一定表格示实际的阻抗较小，其真实的力学含义为1个氘激发趋近阻抗的概不下。尽管力学含义各不相同，但两者都为维多程序来不一定须要的统计数据分析结果，代表者格了真实的统计数据分析最大值。

从表格5可见，对于同一氘波谱，各不相同重量的铂SPND氘注量不下差别相当大，但是震荡有较非常大的不同。而对于同一重量的铂SPND，各不相同波谱造成了的氘注量不下不同相当大，震荡不同则相对较小。这概述波谱主要影响氘注量不下，而震荡则主要发挥作用SPND本身的本体。氘波谱作为乃是输入的资讯，其统计数据分析最大值小得多，而带电粒子须要经过二次产物，统计数据分析最大值稍大但是最大不少于2%，并未有限粗略，要全面降偏极低统计数据分析最大值，可以继续增大带电粒子个有数。

表格5 氘注量不下和震荡统计数据分析结果

同时，本研究课题统计数据分析到正带电粒子造成了的阻抗分之二总阻抗比绝对值达到13.74%，故在粒子-带电粒子重排两步里，正带电粒子必需加以选择。

综上结果，可以获得各不相同氘波谱下2种重量的实体化衣著铂SPND的氘阻抗，其和实验者结果的对比见表格6，所对比的实验者有数据集为历史文献里铜制还原通则观测所得。

由表格6可以显出，对于ZTCo121和ZTCo122两类各不相同重量的实体化衣著航天器，与极低准确性的铜制还原通则实验者观测绝对值远比，用作维多方样式获得数据分析方通则计算出来绝对值若无十分相似得极其好，所有的计算出来结果与实验者有数据集的相对错误以外较极小5%。说明了本研究课题所用作的维多方样式的系统对性和计算出来准确性。并且来得于历史文献里，其所用作的断定论方样式与实验者绝对值错误最大m6%远比，本方样式的计算出来准确性较偏极低。

表格6 铂耕种能氘航天器数据分析方通则计算出来与实验者观测绝对值对比可验证

另若无，各不相同氢气模块的波谱计算出来获得的氘阻抗也不一定相同，主要可能是各不相同氢气模块互换的氘波谱唯各不相同，从而氘释再次出现来阻抗的阻抗也亦会各不相同。根据已为的有数据集，波谱带来的大大定性在锗SPND上表格现得更明显，而对于铂和砷SPND则不一定非常大。此论点也说明了在建筑工程上须要针对各不相同的波谱对耕种能氘航天器顺利完成计算出来。

5► 论点

来得了裂变标准型和实体化衣著耕种能航天器在力学和计算出来方样式上的不同。针对“比尔基基本上概念”在实体化衣著SPND数据分析计算出来里存有方样式重复性大、准确性不极低的问题，用作单步氘-粒子-带电粒子电磁场维多电导计算出来，一般化了力学两步和计算出来两步，提极低了计算出来准确性。用作该方样式对2种各不相同基准的铂SPND顺利完成了数据分析方通则计算出来，并和实验者观测绝对值相互对比可验证，近期，计算出来结果与实验者有数据集正中央的相对错误极低于5%，说明了该方样式的系统对性和粗略度。

本文写作者：吴雄、蔡利、张香菊、卢皓亮、蒋洁琼

写作者简介：吴雄，里国科学院合肥气态科学研究课题院核反应能必需技术研究课题所，里国科研成果大学，博士研究课题生，研究课题方向为核反应乏氢气可控该网站；蒋洁琼（互联写作者），里国科学院合肥气态科学研究课题院核反应能必需技术研究课题所，教授，研究课题方向为核反应乏氢气氘力学及新发展建筑设计。

《科技导报》2022年第24期。

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