用外推方法确定临界质量实验报告.docx

用外推方法确定临界质量实验报告黄丽达 工物02 2010011686实验原理根据点堆动态方程当存在每秒放出S个中子的外中子源时，即使堆处于次临界状态，堆内也能保持稳定的中子密度n和缓发中子先驱核浓度C，即。将上述七个方程相加，马上可以得到次临界状态下，有效增殖系数K 小于 1。随着向临界趋近，1? K 逐渐减小，中子密度逐渐增大。达到临界时，K = 1，中子密度n可达无穷大（临界的堆可以运行在任意功率水平上）。因此K 与1/n的关系如图1-1所示：图 1-1位于反射层内的BF3计数管的计数率N 与堆内中子密度n 成正比关系，因此计数率的倒数1/N与有效增殖系数K 的关系与上图类似。进行实验时，是通过添加堆内铀棒数目n使有效增殖系数K 逐渐增大，所以计数率倒数1/N与堆内铀棒数n 的关系曲线与上面几个图类似。图 1-2如果第一次向堆内装入了n1根铀棒，测得计数率为N1（图1-3上A1点），第二次又插入若干铀棒，使堆内铀棒数增加到n2，计数率增加到N2（图1-3上A2点）。那么将点A1和A2用直线连起来并外推到与水平轴的交界处，就可以估计出临界时的铀棒数目cn。根据相似三角形关系，容易看出再加入若干铀棒，使堆内铀棒数增加到n3根，相应的计数率增加到N3（图1-3上A3点），再利用A2和A3两点连线外推，可得到新的临界铀棒数n’c。用同样方法继续下去，随着堆逐渐向临界点趋近，外推值逐渐趋近于真实临界值。由于我们是用直线代替曲线，推得的结果会有一定误差，随着向临界点的趋近，每次添加的铀棒数很少，相当于在很小范围内用直线代替曲线，误差就很小了。达到临界点时，将中子源取走，堆内中子通量仍可维持不变。图 1-3实验内容用外推方法确定临界铀棒数目。注意首次插入铀棒之前，不要把中子源拉到堆底下，让它先留在石墨棱柱下方，待首次插棒完毕后再将中子源拉过来。实验数据记录3.1 插棒顺序图 3-1：插棒顺序图3.2 原始数据表 序 号第一组第二组第三组平均值11728177017521750.023130302030483066.034748455346454648.746113616461386138.358936895788428911.7611214110871131811206.3715539152971518015338.7821725215472146121577.7936211369173629036472.73.3 实验图表图3-2：未扣除本底时的1/N-n图本底计数率800（每80S），扣除本底计数率后的1/N-n图如下：图3-3：扣除本底后的1/N-n图分析：实验过程中要避免出现凸外推曲线。凸外推曲线推出的临界装载量大于实际的临界装载量，使外推过程偏于危险。由上面两张图可以看出，本底计数会引起凸曲线。理想的扣除本底的曲线应该是直线，不扣除本底的情况下，当元件棒数减少时，计数率变低，本底计数率所占比例变大，使得1/N变小的趋势减缓，即曲线的斜率减小，曲线为凸曲线。实验结果外推得到燃料元件数：246思考题不同位置的铀棒，价值是否相同？铀棒位置的不同插法，对于外推过程和外推结果分别会有什么影响？不同位置的铀棒价值不相同，靠近堆芯的铀棒价值更大。实验过程中我们组的铀棒是由内侧往外插，所得的曲线是凹曲线（扣本底情况），因为我减本底都是减去恒定的本底计数，但事实上中子本底计数受很多因素影响，因此减恒定本底时，实验过程偏保守。然而若是由外侧往内插，则有可能出现凸曲线（扣本底情况）。因为内侧铀棒的价值更大，后插内侧铀棒时，元件棒数增大，对N的贡献更大，则1/N减小的趋势更明显，有可能会出现凸曲线。是否可以将测量所得数直接使用得到外推临界棒数？为什么？不可以。由于我们测得的曲线是凸曲线，实验结果比较保守，会比真实结果偏小。需要对结果进行一定的修正。