В программе КАСКАД эта библиотека дополнена сечениями версии ENDF/B-6 [10] в диапазоне энергии от
4.3 При формировании групповых сечений нейтронных детекторов вычисляют (переопределяют) групповые сечения с учетом эффекта самоэкранировки и наличия экранов из кадмия или бора-10. Эффективную толщину детектора или экранов для
или . (9)4.4 Коэффициент депрессии (понижения) нейтронного сечения вычисляют как
- для самоэкранировки; (10)где
- экспоненциальный интеграл, который вычисляют численным интегрированием. (12)4.5 Нейтронное сечение детектора определяют как
. (13)4.6 Вычисление поправки на эффект экранировки в области резонанса проводят численным интегрированием в пределах границ группы на спектре замедления (1/E), где нейтронное сечение
где Г - полная ширина резонансного уровня;
Вне резонансной области допускают вычисление депрессии по групповому сечению.
4.7 Программный комплекс КАСКАД реализует расчет нейтронного фильтра по (11) непосредственно в процедуре восстановления (программа K620.EXE).
4.8 Расчет самоэкранирующихся детекторов стандартной толщины (типа АКН-Т) выполняют предварительно, образовав файл сечения детектора, а имя образованного файла вносят в каталог сечений. Для расчета файла детектора используют две программы:
- DEP620.EXE - вычисления депрессии по групповому сечению в 620 группах;
- E3-GR.EXE - вычисления депрессии численным интегрированием (в программе 500 шагов) в пределах границ отдельных групп в области резонанса, где сечение задано формулой Брейта - Вигнера для изолированного уровня.
4.9 В файл, полученный на выходе первой программы, вносят результаты расчета отдельных групп в области резонанса второй программой, использующей резонансные параметры библиотеки БРП-2.
4.10 Если эффективная толщина детектора
, используют элементарное сечение нейтронной реакции. В этом случае коэффициент депрессии не превышает значения 0,99.Восстановление спектра осуществляют двумя последовательными итерационными процедурами решения системы уравнений (1) по условию минимизации параметра цели (15) - методом модельных спектров и методом минимизации направленного расхождения. Относительное расхождение значений спектра определяют по формуле
где
- относительное расхождение n измеренных и вычисленных интегралов при k итерациях;5.1.1 Спектр задают суммой аналитических функций, моделирующих физическое представление о процессах его формирования, в виде
, (16)где m, M - порядковый номер и число модельных спектров (программа резервирует ввод до M = 24);
Задаваемый спектр может быть дополнен парциальными спектрами в многогрупповом представлении (резервирует ввод до 3 спектров).
5.1.2 При расчете спектра используют следующие аналитические функции:
а) Тип 1 (Код 1 управления вводом). Распределение Максвелла задает спектр нейтронов деления формулой
, (17)где
, где б) Тип 2 (Код 2). Распределение Максвелла задает спектр тепловых и неупруго рассеянных нейтронов формулой
, (18)где
, где в) Тип 3 (Код 3). Спектр нейтронов замедления (спектр Ферми) задают формулой
, (19)где
- переходная функция, ограничивающая спектр Ферми на эпитепловой границе 0,1 эВ (задана в программе); - переходная функция, ограничивающая спектр Ферми в области быстрых нейтронов выше энергии (задана в программе); (20)г) Тип 4 (Код 4). Распределение Гаусса резервирует ввод моноэнергетических нейтронов с задаваемым стандартным отклонением (разрешением)
, (21)где
- энергия монолинии (МэВ), параметр При расчете спектра данным методом модельные спектры преобразуют в многогрупповые представления, на которых для каждого спектра определяют интегралы нейтронных детекторов, полные флюенсы и средние энергии нейтронов.
д) Кодами 5, 6 и 7 вводят спектры в многогрупповом формате при наличии указанных кодов в файле задания модели. В этом случае запрашивают имя файла спектра.
5.1.3 Спектральная эффективность нейтронных детекторов определена их интегралом (или средним сечением) на модельном спектре
где j - входной порядковый номер детектора, m - входной порядковый номер модельного спектра.
5.1.4 Итерационную процедуру вычисления весов
; (22) ; (23) . (24)5.1.5 В специальной версии программы КАСКАД резервируют решение задачи с нейтронным фильтром (например, прохождения коллимированного излучения через защиту). В этом случае расчетную функцию пропускания вводят в модель на этапе формирования многогруппового представления модельных спектров. При этом допускают получение решения с обусловленной фильтром нерегулярностью. Значения групповых флюенсов модельных спектров переопределяют как
, (25)где
5.1.6 В стартовом состоянии программы
5.1.7 Остановку итерационной процедуры задают двумя условиями:
а) заданием среднего отклонения SPD (15) и выходом из цикла по достижению условия
; (26)б) заданием числа итераций k.
5.1.8 По вычисленным весам модельных функций формируют многогрупповое представление спектра для досчета методом минимизации направленного расхождения в соответствии с разделом 5.2 настоящей рекомендации.
5.1.9 По окончании процедуры расчета спектра выводят:
- флюенс нейтронов, среднюю энергию и достигнутое значение SPD;
- таблицу весов и флюенсов мод. Ф;
- таблицу заданных нейтронных детекторов с результатом согласования условий задачи;
- файл спектра в многогрупповом формате.
5.2.1 Итерационная процедура метода корректирует значения групповых флюенсов по средневзвешенному коэффициенту расхождения как
. (27)5.2.2 Остановку итерационной процедуры задают двумя условиями:
а) заданием среднего отклонения SPD (15) и выходом из цикла по достижении условия
; (28)б) заданием числа итераций k.
6.1 Формирование начального приближения
6.2 Априорные условия вводят через параметры моделирующих функций в виде списка типов и нелинейных параметров
6.3 Рекомендованные стандартные (Benchmark) спектры в 30-групповом формате приведены в [5].
6.4 Для введенных в программу модельных функций численным интегрированием определяют групповые флюенсы и минимизируют параметр цели
; (29) ; (30) ; (31) ; (32) . (33)6.5 Полученный результат анализируют и при необходимости корректируют состав модели до достижения
6.6 Программа выводит результат в заданном формате (штатно в 620-групповом), вычисляя групповой спектр по средней энергии группы:
. (34)6.7 Априорные условия вводят в программу КАСКАД в виде модели с ограниченным числом переменных (не более 7) или файлом аппроксимирующей функции
Программу применяют для обоснования выбора модельных функций, а по относительному отклонению - для оценки ожидаемой погрешности решения задачи начального приближения.
Оценку неопределенности восстановления спектра, принятой в виде вероятностной составляющей погрешности от погрешности привлеченных в процесс восстановления данных, осуществляют одним из следующих способов:
7.1 В том случае, если неопределенность принимают в виде функции погрешности исходных данных по методу статистических испытаний, генератором случайных чисел разыгрывают случайный вектор измеренных интегралов в пределах их погрешности с учетом погрешности нейтронных сечений
. (35)Стандартное отклонение определяют как
Рассчитывают коэффициент ковариаций между группами p и j
Матрицу коэффициентов корреляции
где
Этот способ применяют для оценки неопределенности весов модельных функций для метода модельных функций.
Полученные результаты рассматривают в пределах диапазона информативности средств измерений, которые устанавливают по 90-процентному диапазону эффективности набора детекторов в пределах 5 и 95% измеренного интеграла. Границы вычисляют по условию
, (39)где k = 0,05 и k = 0,95;
d - индекс детектора.
7.2 В том случае, если неопределенность определяют сопоставлением полученного результата относительно независимых методов измерений или расчета, примененных при исследовании спектра, то для области тепловых нейтронов в соответствии с [7] определяют спектр и флюенс нейтронов в модельном представлении, используя две функции типа 2 (для тепловых нейтронов) и типа 3 (для нейтронов спектра замедления) с определением погрешности весов этих функций и нелинейных параметров (температура тепловых нейтронов и коэффициент
РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
Метод расчета спектра нейтронов по результатам измерений с интегральными детекторами реализован в комплексной вычислительной программе КАСКАД-620(176). Эта программа включает программы КАСКАД-620 и КАСКАД-176.
Программное обеспечение написано на языке FORTRAN-77 под управлением операционной среды MS DOS <*>.
--------------------------------
<*> Примечание: при переходе на язык FORTRAN-6.5 возникают проблемы с русифицированными текстами при редактировании программы.
Программные модули и файлы данных помещены в отдельную директорию. Там же по необходимости помещают командные файлы языка программирования.
Организованы две директории для комплекса КАСКАД-620 и КАСКАД-176. Директория включает программные модули:
- Программу K620.EXE (K176.EXE) - базовые модули;
- Программы DEP620.EXE (DEP176.EXE) и E3-GR.EXE, обеспечивающие расчет эффекта самоэкранировки в детекторе (см. раздел 4);
- Программу APR620.EXE, обеспечивающую аппроксимацию заданного многогруппового спектра модельными функциями;
- Файлы библиотеки групповых сечений детекторов БГС и рабочий файл каталога БГС, который содержит имена файлов БГС и текстовую информацию о файлах;
- Файл QF.DAT, который содержит экспериментальные данные интегралов нейтронных детекторов;
- Файл MODEL, который содержит параметры модельных функций, вводимых в расчет;
- Файлы библиотеки классифицированных и пробных спектров в многогрупповом представлении, которые вносят в директорию и могут быть запрошены программой K620.EXE (K176.EXE).
Многогрупповой формат БГС задают файлом E620.DAT (E176.DAT), который представляет собой список границ
Программа КАСКАД предусматривает ввод дополнительного формата свертки спектра нейтронов, а именно, с меньшим числом групп. Для этой цели образуют файл границ групп
Файлы нейтронных сечений имеют персональные номера (10 символов). Файлы формата 620 - это две колонки (номер группы и значения сечений). Для формата 176 - это сплошной массив сечений.
Обращение к библиотеке БГС в программах K620.EXE и K176.EXE организовывают через каталог сечений CATALOG, который создает пользователь, и применяют в следующей форме (примере):
N (Число сечений в каталоге)
pu239f.cro:239Pu(n,f)_____:1 ENDF(/B-6)
u235f.cro_:235U(n,f)______:2 ENDF(/B-6)
au197g.cro:197Au(n,g)_____:3 ENDF(/B-6)
cu63g.cro_:_63Cu(n,q)_____:5 ENDF(/B-6)
in115n.cro:115In(n,n')____:10 ENDF(/B-6)
103rhn.630:103Rh(n,n')____:15 ПРОСПЕКТ(RNMF-91)
и т.д. до N
В приведенном примере в строках 4 и 6 введены файлы сечений, рассчитанные с учетом эффекта самоэкранировки с указанными значениями толщин.
При расчете в программу вводят число строк каталога, в форматном вводе (А) первые 10 символов вносят в файл имен нейтронных сечений и, начиная с двенадцатого символа, в формате А60 заносят в файл текстовую информацию. Текстовую информацию (в формате А12) используют при выводе таблиц результатов измерений.
Состав библиотеки БГС приведен в таблице 1.
Таблица 1
Библиотека групповых сечений КАСКАД
![]() Окончание таблицы 1
![]() Ввод результатов измерений задают файлом QF.DAT в следующей форме (примере):
N (Число исходных данных)
1 1.0 0.0
1 0.0 0.0
1 0.0 0.58
2 0.0 0.0
4 0.0 0.0
и т.д. до N
В первой колонке файла QF.DAT указан номер (код) нейтронного детектора по каталогу.
Во второй колонке - толщина кадмиевого фильтра в мм.
В третьей колонке - толщина фильтра из бора-10 в
В четвертой колонке - измеренный интеграл нейтронного детектора
В примере в строке 5 введено нулевое значение
При чтении файла кодовые номера сечений в колонке 1 заносят в файл номеров сечений и выводят в таблицах результатов расчета.
Параметры модели задают файлом MODEL в следующей форме (примере):
1 0.786 1.0
2 5.0 1.0
2 20.0 1.0
2 50.0 0.0
3 1.0 1.0
2 4.0E+7 1.0
4 14.5 1.0
0 0 0
В первой колонке файла указан код модельной функции (см. раздел 5.1).
Во второй колонке - нелинейный параметр функции.
В третьей колонке - вес функции. Если вес равен нулю, функцию не используют в расчете.
Файл читают программой до значения 0 в первой колонке.
Программа K620.EXE (K176.EXE) выполняет процедуру восстановления спектра нейтронов. Перед запуском программы в режиме редактора создают файлы исходных данных QF.DAT и MODEL (п. 5.1 настоящей рекомендации).
После запуска программы автоматически вводятся файлы: базового формата E620.DAT, форматы свертки EX.DAT, файл каталога нейтронных сечений CATALOG, файл сечения нейтронного фильтра из кадмия CDNAT.SEC и бора-10 BOR620.CRO. На дисплей выводится контрольная информация о введенных данных, результатах решения и диалог пользователя.
Диалог содержит следующие вопросы:
1. Вопрос: Введите имя файла протокола
Ответ: имя файла в формате А12
2. В: Введите стандартное отклонение для функции Гаусса (если в файле MODEL содержится код 4)
О: значение параметра, МэВ
3. В: Введите имя 620-группового файла спектра (если в файле MODEL содержатся коды 5, 6, 7)
О: имя файла в формате А12
4. В: Введите SPD или 0
О: значение SPD или 0
5. В: (если Ответ 4 - 0) Введите число итераций M.F
О: число итераций
На этом этапе завершено восстановление спектра методом модельных функций.
6. В: Введите SPD или 0
О: значение SPD или 0
7. В: (если Ответ 4 - 0) Введите число итераций МНР
О: число итераций
Исходные данные и результаты решения фиксируют в файле протокола.
Результаты расчета выводят в следующей форме:
Значения флюенса, средняя энергия, SPDK для восстановленного спектра.
Таблица нейтронных реакций, где в первой колонке выведен код детектора по каталогу, во второй колонке - обозначение реакции, в третьей и четвертой колонках - толщины кадмиевого и борного фильтров, в пятой колонке - измеренное значение интеграла реакции, в шестой - соответствующее расчетное значение, в седьмой - их относительное отклонение.
Таблица границ эффективности нейтронных детекторов в МэВ для уровней 5%, 50% и 95%.
Таблица спектра нейтронов в формате свертки
Дифференциальный спектр нейтронов в базовом формате
F620.DAT (F6176.DAT) после процедуры MF;
FF620.DAT (FF176.DAT) после процедуры МНР.
Для построения графиков выводят специальные файлы, имена которых указывают в протоколе. Программа TAB176.EXE формирует таблицы дифференциального и интегрального спектров из файлов F176.DAT или FF176.DAT.
По завершении работы программы для просмотра решения в графической форме запускают программу экранной графики GRAF-2.EXE, которая автоматически обращается к файлу графика, указанного в протоколе.
Программа вычисляет групповое нейтронное сечение в области резонанса, где нейтронное сечение
Г - полная ширина резонансного уровня;
В этом случае предложено использование резонансных параметров библиотеки БГС-2 методики ПРОСПЕКТ-2 или ручной ввод. Предусмотрен ввод корректирующего множителя
Запрашивают толщину детектора, ядро на см2.
Запрашивают интервалы нейтронных групп в эВ.
Программа выводит значение нейтронного сечения и коэффициент депрессии.
Рекомендуется предварительно вычислить нейтронное сечение для детектора нулевой толщины и сравнить его с соответствующим значением элементарного нейтронного сечения БГС. Если оно не совпадает из-за погрешности резонансных параметров разных библиотек, проводят корректировку параметра радиационной ширины. Далее вычисляют и фиксируют групповые сечения в области резонанса для детектора заданной толщины. Они будут внесены в результаты расчета депрессии полного файла нейтронного сечения, полученные по программе DEP620.EXE (DEP176.EXE).
Программа вычисляет групповое нейтронное сечение во всей области энергий, когда поправку на депрессию сечения вводят по определению (11) к групповому сечению.
После запуска программы запрашивают:
толщину детектора, ядро на см2;
имя файла нейтронного сечения;
имя выходного файла.
Программа APR620.EXE (APR176.EXE) аппроксимирует спектр нейтронов, заданный в многогрупповом представлении суммой модельных спектров (раздел 6 настоящей рекомендации).
После запуска программы запрашивают:
имя файла аппроксимируемого спектра;
имя файла модельных функций (пункт 5.1 настоящей рекомендации);
имя файла протокола.
Программа вычисляет веса модельных функций, величины относительного расхождения в группах и среднее значение SPD. Программа выводит дифференциальный спектр нейтронов в формате E620.DAT (E176.DAT).
Файл аппроксимируемого спектра сформирован из двух колонок. В первой колонке введены границы формата
N (число строк)
... ...
спектра нейтронов по программе КАСКАД-620(176)
8.1 Таблица 1. Приведены значения флюенса (или плотности потока) нейтронов, средней энергии нейтронов в спектре, среднеквадратического отклонения измеренных и рассчитанных интегральных сечений ядерных реакций, имеющих место в детекторах нейтронов при их облучении в поле нейтронов.
8.2 Таблица 2. Приведены значения указанных в п. 8.1 Приложения величин после реализации метода направленного расхождения.
8.3 Таблица 3. Приведены границы набора активационного интеграла для участвующих в измерениях детекторов нейтронов.
8.4 Таблица 4. Приведен 26-групповой спектр нейтронов в диапазоне энергии нейтронов от
8.5 Таблица 5. Приведен 176-групповой восстановленный по программе КАСКАД дифференциальный энергетический спектр нейтронов в диапазоне энергии нейтронов от
8.6 Таблица 6. Приведен 176-групповой восстановленный по программе КАСКАД интегральный спектр нейтронов.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. МИ 1806-87 Государственная система обеспечения единства измерений. Характеристики реакторных нейтронных полей. Методика расчета спектров нейтронов по результатам нейтронно-активационных измерений.
3. Garber D., Dunford C., Perlstein S. ENDF-102 Data Format and Procedures for Evaluated Nuclear Data File ENDF - BNL-NDS-50496, 1975.
4. Севастьянов В.Д. Система моделирующих опорных полей нейтронов на исследовательских реакторах. Атомная энергия, 2000, вып. 5, т. 88.
5. J. Grundl and C. Einsenhauer. Benchmark Neutron Fields for Reactor Dosimetry. - Neutron Cross Sections for Reactor Dosimetry, Vienna, 15 - 19 November 1976, IAEA-208, Vienna, 1978, vol. I.
7. МИ 1393-86 Государственная система обеспечения единства измерений. Характеристики реакторных нейтронных полей. Методика нейтронно-активационных измерений.
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/programma/0/mi.html
На правах рекламы:
|