Ochładzanie dyfuzyjne impulsowego strumienia neutronów termicznych w małych układach dwustrefowych. Symulacje metodą Monte Carlo

Abstract

Tematyka pracy dotyczy transportu neutronów termicznych w niewielkich układach niejednorodnych. Rozpatrywane są głównie układy dwuwarstwowe, gdzie zewnętrzny moderator typu wodorowego (polietylen lub pleksiglas) otacza warstwę wewnętrzną utworzoną z innego materiału jednorodnego (typu wodorowego lub niewodorowego). Badano zjawisko dyfuzyjnego ochładzania strumienia neutronów termicznych we wspomnianych układach, metodą komputerowych symulacji Monte Carlo. Zastosowano kod transportowy MCNP. Symulowano zanik czasowy strumienia neutronów termicznych po ich wprowadzeniu do badanego systemu. Wyznaczano stałą zaniku λ podstawowej składowej eksponencjalnej tego strumienia. Z powodu zaobserwowanych rozbieżności: symulacja MCNP – rzeczywisty eksperyment, oryginalna biblioteka zawierająca przekroje czynne na rozpraszanie neutronów termicznych na wodorze w polietylenie (poly.01t) była modyfikowana i dostosowana dla pleksiglasu i dla polietylenu. Z użyciem zmodyfikowanych bibliotek wyznaczony został przebieg zmienności współczynnika ochładzania dyfuzyjnego w warstwie zewnętrznego moderatora (polietylen, pleksiglas) układu dwustrefowego w zależności od jej grubości i od typu rozpraszania neutronów w materiale strefy wewnętrznej. W zakresie zmienności stałej zaniku: 12 000 s-1 < λ < 34 000 s-1 stwierdzono następującą zmienność współczynnika ochładzania dyfuzyjnego C2 w warstwie zewnętrznego moderatora układu dwustrefowego dla następujących przypadków: – w warstwie z pleksiglasu, który otacza materiał typu wodorowego współczynnik C2PLXH zmienia się w granicach od ok. 9500 cm4s-1 do ok. 3480 cm4s-1 (podczas, gdy dla jednorodnego pleksiglasu współczynnik ten wynosi CPLX = 4377 cm4s-1), – w warstwie z pleksiglasu otaczającego materiał typu niewodorowego współczynnik C2PLXnH zmienia się w granicach od ok. 8900 cm4s-1 do ok. 4800 cm4s-1 , – w warstwie z polietylenu otaczającego materiał typu niewodorowego współczynnik C2PEnH zmienia się w granicach od ok. 3500 cm4s-1 do ok 1900 cm4s-1 (podczas gdy dla jednorodnego polietylenu współczynnik ten wynosi CPE = 1958 cm4s-1). Otrzymana metodą symulacji MCNP zależność dla pleksiglasu w warstwie otaczającej ośrodek typu niewodorowego została z powodzeniem zastosowana do interpretacji rzeczywistych pomiarów przekroju czynnego absorpcji neutronów termicznych impulsową metodą Czubka.