【摘 要】
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氮化铀(UN)因其较好的热物性和耐事故容错性成为先进动力堆的候选燃料,但目前热能区缺少可靠的UN热中子截面数据,这对于热中子反应堆物理计算是很不利的,本文基于量子力学的
【机 构】
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西北核技术研究所;西安交通大学核科学与技术学院;西北工业大学材料学院;
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氮化铀(UN)因其较好的热物性和耐事故容错性成为先进动力堆的候选燃料,但目前热能区缺少可靠的UN热中子截面数据,这对于热中子反应堆物理计算是很不利的,本文基于量子力学的第一性原理,利用VASP/PHONON软件模拟计算了UN的声子态密度,以此为积分得到UN的定容比热容,并基于新制作的声子态密度,采用核截面处理程序NJOY/LEAPR,利用热中子散射理论,得到UN的S(α,β)数据,进而研究UN的热中子散射截面,并与传统压水堆的二氧化铀(UO2)进行对比,结果表明:优化的晶格参数与数据库符合较好, UN声子态密度的声子项和光子项较UO2的分隔更加明显,定容比热容计算结果与实验值一致,基于该声子态密度计算得到的UN中238U的非弹性散射和弹性散射截面比相同温度下UO2中238U小, UN中N仅考虑了非相干散射部分,随着温度升高, UN弹性散射截面变小,非弹性散射变大,并在高能段趋于自由核散射截面.本文的研究结果填补了UN热中子截面数据的缺失,为下一步系统研究UN燃料在轻水堆中的中子学性能奠定了基础.
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