_6LiD在HFETR中作为14MeV中子源的研究_孙寿华

有关反应堆的一些基本文献

第34卷 第2期

2013年4月

文章编号: 0258-0936(2013)02-0075-04

核 动 力 工 程

Nuclear Power Engineering

Vol.34. No.2 Apr. 2013

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LiD在HFETR中作为14 MeV中子源的研究

孙寿华，彭 凤，徐涛忠

中国核动力研究设计院，成都，610041

摘要：在高通量工程试验堆（HFETR）内LiD转换器中的14 MeV中子通量计算分析模型中，考虑转换器对辐照孔道中子通量的扰动和氚在6LiD中的泄漏，建立热中子转换为14 MeV中子的有效产额计算模型。

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计算结果表明，LiD最佳厚度为0.85 mm，转换器中的一个热中子转换为14 MeV中子的有效产额为3.18×10-4。

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关键词：6LiD转换器；热中子；14 MeV中子；有效产额。 中图分类号：TL61 文献标志码: A

1 引 言

聚变堆在运行过程中，材料将受到来自堆芯聚变产生的14 MeV中子和包层中燃料裂变反应产生的裂变中子的高强度辐照。14 MeV中子会严重地影响聚变堆结构材料的力学性能，并可能会使材料的性能失效，开发核聚变能必须研制出满足14 MeV中子环境要求的结构材料。为此，开展了在高通量工程试验堆（HFETR）内通过中子转换器产生14 MeV中子的研究。

反应生成的T能量为2.739 MeV，α能量为2.055 MeV[1]；式（2）反应生成的α能量为3.43 MeV[2]。α与D、6Li、7Li发生核反应的阈能分别为6.64 MeV、4.379 MeV和4.2 MeV。

3 6LiD的厚度优化

3.1 不考虑T泄漏的14 MeV中子通量计算模型

根据HFETR堆芯结构的特点，拟布置于HFETR中的转换器设计为圆套筒型结构（图1）。假设热中子从外面垂直入射到转换器靶管6LiD

，则热材料中，6LiD材料中热中子平均通量为 0中子穿过6LiD时被6Li吸收的概率 Li为：

2 热中子转换为14 MeV中子的原理

热中子转换为14 MeV中子的原理，就是用

热中子引发产生有足够能量的氚与其周围的氘或6

Li进行聚变反应。在HFETR辐照孔道中放置含有6LiD为芯体的转换器，通过以下核反应式可以得到14 MeV中子：

6Li＋n→T＋α＋4.794 MeV （1） D＋T→α＋n＋17.59 MeV （2） T＋6Li→8Be＋n＋16.02 MeV （3）

式中，T、D、α和n分别表示氚、氘、α粒子和中子。

式（2）、式（3）2个反应产生的中子能量分别为14.07 MeV和14.24 MeV。可见，在HFETR辐照孔道内可以模拟聚变堆产生14.07 MeV和14.24 MeV 2种能量的聚变谱中子，辐照孔道中既含聚变中子谱又含裂变中子谱。

根据动量、能量守恒原理，可以得到式（1）

收稿日期：2011-03-22；修回日期：2011-05-28

基金项目：国家自然科学基金资助项目（10975122）

Li 1 e Nσσ （4）

为0.534×1023 cm3； σ式中，N为6Li的核密度，

-24

为6Li对热中子的微观吸收截面，为940×10 cm2；

x为6LiD的厚度，cm。

热中子被6Li吸收产生的T和D、6Li发生反

图1 转换器结构示意图

Fig.1 Structure Diagram of the Converter

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