研究堆生产放射性核素的模拟不确定度量化研究

Radioactive nuclides, which are produced by irradiation in research reactor, can be used in radioisotopic thermoelectric generators, tracer, nuclear medicine and play an important role in military and civilian economy. By accurate simulations for irradiation, precise yield and composition could be obtained which can be applied to improve radioactive nuclide product and quality. Traditional simulations only give best estimate value and lack degree of confidence, since they don’t model the influence of nuclear data uncertainty. In this project, nuclide inventory uncertainty quantification methods for the large-scale nuclide system in irradiation conditions will be studied. The problem of slow convergence in stochastic sampling and absent fission yield covariance data in basic library will be solved. The supporting variance and covariance data library will be processed and applied. Radioactive nuclide yield and composition uncertainty will be given. The project will also promote the theory in nuclide inventory uncertainty quantification and develop a domestic tool to expand application of uncertainty method and covariance data in nuclear engineering area.

研究堆内辐照生产的放射性核素可用于热电型同位素电池、示踪核素、核医学等领域，在军事和民用经济中具有重要的作用。对辐照过程进行精确模拟并获得准确产量和成分数据以优化靶件设计和辐照参数，可提高放射性核素产品的产量和品质。传统的核素辐照过程模拟没有考虑基础核数据的不确定度对模拟结果不确定度的影响，只给出产量的估算值，缺少置信度范围，难以精确控制产量和成分。本项目将研究基于适用于大规模核素系统在辐照条件下的存量不确定度量化的计算方法，解决随机抽样方法收敛速度慢和裂变产物产额协方差数据缺失的问题，处理并得到配套的方差与协方差数据库，定量给出基础核数据引起的放射性核素产量和成分的不确定度，为生产高品质精确量化的放射性核素提供理论支撑。本项目同时有助于推动核素存量不确定度量化的理论研究和发展自主的不确定量化工具，拓展不确定度量化方法和协方差数据在核工程领域的应用。

人工生产的放射性核素在深空探测、核医学、环境监测等多种场景，在军事和民用中具有重要的作用。研究堆内辐照生产是人工放射性核素的主要来源之一。对辐照过程的精确模拟，可获得准确产量和成分数据以优化靶件设计和辐照参数，对于提高放射性核素产品的产量和品质具有重要指导意义。传统的核素辐照过程模拟只给出产量的粗略估算值，模拟结果不够准确且缺少结果不确定度评估。本项目开展了适用于大规模核素系统在辐照条件下的核素存量不确定度量化研究工作。完成了核素存量不确定度量化的计算方法研究，包括变量抽样、结果统计、数据处理等。完成了基于随机抽样方法的加速收敛研究，分析了基础核数据及其方差，实现了多线程并行加速。采用贝叶斯方法获得了裂变产额协方差数据，制作了多群协方差数据文件，建立了完整的HDF5格式的配套核数据文件。完成了多项核素存量程序典型算例验证，完成了研究堆内辐照生产放射性核素分析和模拟。本项目获得了具有自主知识产权的核素存量分析程序GNET，并成功应用于研究堆内辐照特定核素分析。该程序与国际上类似程序相比，在不确定度量化和完整配套核数据（含协方差数据）方面具有先进性。本项目为核素存量不确定度量化打下了良好基础，并发展了自主的不确定度量化工具，拓展了不确定度量化应用场景，将来可进一步应用于辐射防护、核安全评价等领域。

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