[论文解读] Subroutines to Simulate Fission Neutrons for Monte Carlo Transport Codes

J. P. Lestone|arXiv (Cornell University)|Sep 17, 2014

Nuclear Physics and Applications参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文提出了四种 Fortran 子程序——getnv252、getnv240、getnv239 和 getnv235，用于模拟 252Cf、240Pu、239Pu 和 235U 的裂变中子，准确再现了中子多重性矩和中子-中子相关性数据。这些子程序通过建模真实的裂变中子发射特性，支持中子符合成像和透明度测量等高级应用。

ABSTRACT

Fortran subroutines have been written to simulate the production of fission neutrons from the spontaneous fission of 252Cf and 240Pu, and from the thermal neutron induced fission of 239Pu and 235U. The names of these four subroutines are getnv252, getnv240, getnv239, and getnv235, respectively. These subroutines reproduce measured first, second, and third moments of the neutron multiplicity distributions, measured neutron-fission correlation data for the spontaneous fission of 252Cf, and measured neutron-neutron correlation data for both the spontaneous fission of 252Cf and the thermal neutron induced fission of 235U. The codes presented here can be used to study the possible uses of neutron-neutron correlations in the area of transparency measurements and the uses of neutron-neutron correlations in coincidence neutron imaging.

研究动机与目标

• 开发准确、可重用的 Fortran 子程序，用于在蒙特卡洛输运代码中模拟裂变中子发射。
• 再现关键易裂变同素异形体裂变中子多重性分布的一、二、三阶矩的实测数据。
• 对自发裂变和热中子诱发裂变，建模中子-裂变和中子-中子相关性数据。
• 通过中子-中子相关性支持符合中子成像和透明度测量等高级应用。
• 使此前发表的专用模拟工具更易于被更广泛的科研群体使用。

提出的方法

• 子程序以 Fortran 实现，设计用于集成到现有的蒙特卡洛输运代码中。
• 利用中子多重性分布的经验数据，模拟每次裂变事件中发射的中子数量。
• 整合中子-裂变和中子-中子相关性数据，以建模发射中子之间的角度和能量相关性。
• 252Cf 自发裂变的模拟包括实测的一、二、三阶多重性矩和中子-裂变相关性数据。
• 对于 235U 和 239Pu，采用实测的中子-中子相关性数据对热中子诱发裂变进行建模。
• 子程序基于 1999 年洛斯阿拉莫斯国家实验室报告（LA-UR-99-5444），并已更新以实现更广泛的传播。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用经验数据在蒙特卡洛输运代码中准确模拟裂变中子发射？
• RQ2 模拟中能多大程度再现中子多重性矩和中子-中子相关性？
• RQ3 这些子程序能否支持符合中子成像或透明度测量等新应用？
• RQ4 模拟的相关性与 252Cf 和 235U 裂变的实测数据相比如何？
• RQ5 使这些专用模拟工具向科研群体公开发布会产生何种影响？

主要发现

• 子程序成功再现了 252Cf、240Pu、239Pu 和 235U 裂变的中子多重性分布一、二、三阶矩的实测数据。
• getnv252 子程序准确建模了 252Cf 自发裂变的中子-裂变相关性数据。
• 各子程序对 252Cf 自发裂变和 235U 热中子诱发裂变的中子-中子相关性数据均得到良好再现。
• 该模拟框架可实现对符合成像和透明度测量等应用中中子发射的逼真建模。
• 子程序经实验数据验证，适用于集成到蒙特卡洛输运代码中。
• 代码库已公开发布，以支持基于中子的探测与成像技术的更广泛研究。