CN119422210A 中子屏蔽材料选择方法 （托卡马克能量有限公司）

2024.12.20PCT/EP2023/0671902023.06.23WO2023/247782EN2023.12.28一种选择用于中子屏蔽的具有特定同位素子屏蔽在使用中将遇到的入射中子通量的加权因子cg。使用计算系统计算材料的第一集子加权的每个中子能量组的品质因数来确定标准的品质因数Acriteria；基于由标准的21.一种选择用于中子屏蔽的特定同位素组成的一种或多种材料的方法，所述方法包提供所述中子屏蔽在使用中将遇到的入射中子射中子通量限定固有加权因子cg；使用计算系统计算所述材料的第一集合中的每种材料的总品质因数，其中每种材料对于每个标准，基于由所述标准的所述固有加权因子加权的每个中子基于由所述标准的所述总权重加权的每个标准的品质因数来基于所述材料的总品质因数选择材料的第二列表，其中所述第二列表是所述第一列4.根据权利要求2或3所述的方法，包括对所述第二列表中使用对经验方程的推导拟合来求解中子迁移方程，以针对所述候其中是表示每个能量组中的吸收和散射各向同性的项，使得对于纯各向同性5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其36.根据权利要求5所述的方法，其中所述阈值是材料的初始列表中的材料的最高品质8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于每个能量组，品质因数Ag与成比例，其中扩散系数Dg与成比例，其中并且且ER.g=za.g+zsg-g'，其中是表示每个能量组9中的吸收和散射各向同性的11.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中每个能量组的品质因数Ag基于每种材料的每个能量组的中子吸收和散射横截面以及每种材料的原子序其中是表示每个能量组中的吸收和散射各向同性的项，使得对于纯各向同性在所述标准为热量的情况下，所述入射中子通量乘以用于目标在所述标准是损坏的情况下，所述入射中子通量乘以用于目标4在所述标准是气体产量的情况下，所述入射中子通量乘以在所述标准是嬗变的情况下，所述入射中子通量乘以用于所述组分同位素的中子吸收和散射截面来计算中15.一种选择用于中子屏蔽的特定同位素组成的一种或多种材料的方法，所述方法包提供所述中子屏蔽在使用中将遇到的入射中子通量的对于每个标准，限定总权重，以及基于所述入射中子通量限定取决使用计算系统计算所述材料的第一集合中的每种材料的总品对于每个标准，基于所述固有加权函数和所述品质因数函数的乘基于所述材料的总品质因数选择材料的第二列表，其中所述56[0020]图3是示出根据又一示例性品质因数的针对三种不同权重的候选中子屏蔽材料的7[0033]y(x,u)=Ag,(u)exp(-k,x)减由函数f控制。8器的行为得到改善—即Λ是期望的品质因数。函数不需要进一步被指定以确定品质因维材料板，函数f是递减的指数函数，并且对于环形几何形状，函数f是修正贝塞尔函数族是bΛt的某些函数（其中a和b都是常数但这不会改变使料顺序。[0051]图1A示出了给定能量组的品质因数，通过在对数标度上绘制2朝92的情况下，在假设常数的情况下，与Ag成比例这些表示仅提供了有用的说数Ag，使用基于待屏蔽材料的固有横截面性质的加权因子cg来获得给定标准Acriteria的为使得"Ad=1。[0067]作为其他示例，当考虑中子对ReBCOHTS的潜在损坏时，一组合适的常数是这可以通过确定与所需设计目标对应的常数cg的各个集合的出了Ah与Aa的关系图，每个虚线集合表示不同权重下的Ah与Aa的连接线，其中。[0074]其中，每个标准Acriteria的品质因数由所考虑的所[0075]以聚变发电反应堆（FPP）和ReBCOHTS磁体的屏蔽为例，屏蔽需要阻挡慢中子(E<0.1Mev）和快中子（E≥0.1Mev)，防止HTS中的原子位移（损坏并防止HTS内部料的固有横截面的关系。[0079]基于由标准的固有加权因子加权的每个能量组的品质因数来确定每个标准的品上(go)为1。确保在错误估计(go)的最坏情况下使性能应当最佳的任何材料处于所选择的法减少了必须确定(go)的材料的数目。[0083]根据上述方法对品质因数的审查提出了两种先前未建议用于中子屏蔽的候选材并在低温下是稳定的，从而使其特别适用于已经存在低温系统的环境（诸如球形托卡马供类似程度的中子屏蔽。后者在例如球形托卡马克聚变反应堆的中心柱的应用中特别有