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核反应堆是一种能实现可控的自持链式反应的装置。目前,商业用的动力反应堆绝大部分都是热中子反应堆。这类反应堆中,热中子是引起裂变反应的主要成分,因此精确计算热中子物理过程是进行反应堆研究与设计的重要基础。由于热中子的特征能量较低,其与物质靶核碰撞后会发生上散射现象,故而对其物理过程需要做特殊的处理。
本论文在充分调研和分析热中子特性及其与物质的相互作用过程的基础上,开展基于蒙特卡罗方法的热中子上散射效应修正处理方法的研究工作。结合超级蒙特卡罗计算软件SuperMC以及混合评价核数据库HENDL,本文研究了热中子上散射效应的自由气体处理方法以及S(α,β)处理方法,制作了热中子散射数据库Th80t,设计了耦合自由气体处理方法与S(α,β)处理方法的热中子上散射效应修正算法,并进行了编程实现。
为了验证程序的正确性,本文从国际临界安全基准评价工程手册ICSBEP(International Criticality Safety Benchmark Evaluation Project)中选择了10个系列共计64道需要引入热中子散射的基准例题进行校验。这些例题涵盖了热中子反应堆中主要裂变核素和其它常见核素、常用慢化剂,以及热中子反应堆中的能量段。校验结果表明了本文算法与程序的正确性与可用性。