船用反应堆舱室剂量场分析程序研究与应用

论文摘要

随着核能在船用动力装置上的广泛应用,船用反应堆的核安全分析成为必然,并且逐渐得到关注。辐射安全准则是核动力装置安全分析的重要指标,由于船用反应堆的特点,其辐射防护管理具有更高、更严密的要求,从而使加强放射性防护成为船用反应堆的重要任务。船用反应堆在运行工况及事故工况下的剂量场评价是进行放射性防护必备手段。在剂量场评价过程中需要对装置的辐射源分布、强度和产生的辐射后果等进行一系列定量化计算。单一的源项计算程序或者屏蔽计算程序都无法完成此项功能。本课题就是在这样的背景下提出的。本文首先介绍了国际上流行的几类反应堆舱室剂量场分析程序,并通过对船用反应堆舱室剂量场分析过程的解读,引入源项计算程序FCSC和屏蔽计算程序QAD-CG的计算模型建立船用反应堆剂量场分析程序。通过研究它们的数学模型,提出了对源项与屏蔽计算进行耦合的数学处理过程,明确了两个程序的耦合方法,从而实现了船用反应堆辐射源分布、源强和剂量后果的连续计算和对多种工况进行舱室剂量场分析的自动处理过程,较大的提高了这个过程的效率。在此基础上,又利用VB程序开发工具实现了程序输入输出的可视化,方便了程序的使用,最后,文中运用该程序进行了船用反应堆舱室γ剂量场的分析尝试。该程序能为船用反应堆运行工况的设备检修提供安全指导;在发生核事故的时候,也能快速、准确地做出应急响应,采取有效的应急对策,将核事故的危害降到最低程度。论文的研究对船用反应堆舱室工作人员及时掌握、了解船用反应堆舱室的放射性状况,确保设备和人员的安全,提高船用反应堆的安全分析能力及核事故应急救援的快速反应能力具有重要的意义。同时,也进一步完善了核安全分析体系,为船用核动力装置的安全性及船用反应堆事故状态的应急处理提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题的背景、目的和意义
• 1.2 国内外研究情况
• 1.2.1 源项程序的研究情况
• 1.2.2 屏蔽程序的研究情况
• 1.3 本论文的主要工作
• 第2章 船用反应堆舱室剂量场分析的相关介绍
• 2.1 船用反应堆运行及事故特点
• 2.2 船用反应堆舱室剂量场分析的基本内容及方法
• 2.2.1 源项分析计算内容及方法
• 2.2.2 剂量场分析计算内容及方法
• 2.3 引入程序简介
• 2.3.1 FCSC程序简介
• 2.3.2 QAD-CG程序简介
• 2.4 本章小结
• 第3章 船用反应堆舱室剂量场分析程序数学模型
• 3.1 源项计算数学模型
• 3.1.1 正常工况下设备中核子数的计算
• 3.1.2 事故工况下设备中核子数的计算
• 3.1.3 放射性源强计算
• 3.2 源项的处理过程
• 3.2.1 放射性源强的处理
• 3.2.2 体源中对总源项的处理过程
• 3.3 空间屏蔽几何体的处理
• 3.3.1 空间屏蔽几何体组合的描述
• 3.3.2 描述几何体的参量
• 3.4 屏蔽计算数学模型
• 3.4.1 γ射线穿透计算
• 3.4.2 中子穿透计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 程序的耦合及可视化设计
• 4.1 FCSC与QAD-CG程序的耦合
• 4.1.1 开发工具简介
• 4.1.2 程序耦合的方法
• 4.2 程序输入输出可视化的实现
• 4.2.1 开发工具简介
• 4.2.2 程序输入输出可视化的界面与结构设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 船用反应堆舱室剂量场分析程序的应用
• 5.1 船用反应堆运行及事故状态模型
• 5.2 船用反应堆设备及舱室分布
• 5.3 船用反应堆舱室剂量场分析计算的输入条件
• 5.4 船用反应堆舱室γ剂量场分析
• 5.4.1 源项计算结果
• 5.4.2 各参考点剂量率的计算结果
• 5.4.3 计算结果的分析
• 5.5 使用FCSC和MCNP4C程序相结合对程序进行验证
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A 耦合程序主程序代码