[论文解读] Watt parameters for the Los Alamos Model : Subroutine getab

J. P. Lestone|arXiv (Cornell University)|Sep 18, 2014

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics被引用 3

一句话总结

本论文提出一个子程序 getab，用于计算从 16 MeV 以下入射中子能量的裂变中子的 Watt 谱参数（a 和 b），其数据基于洛斯阿拉莫斯模型的插值结果。该子程序通过时间飞行法拟合裂变谱得到的、能量依赖的 a 和 b 值，可实现高精度的蒙特卡罗模拟，适用于 235U、238U 和 239Pu。

ABSTRACT

Many neutron transport Monte-Carlo codes can randomly sample fission neutron energies from a Watt spectrum. The quality of simulations depends on how well the Watt spectrum represents the true energy spectrum of the fission neutrons, and on one's choice of the Watt parameters a and b. The energy spectra of fission neutrons have been calculated and tabulated for the neutron induced fission of 235,238U and 239Pu as a function of incoming neutron energy by Madland using the Los Alamos Model. Each of these energy spectra are mapped into time-of-flight space and fitted with a Watt spectrum. A subroutine getab has been written to interpolate these results, so that Watt a and b parameters can be estimated for all incoming neutron energies up to ~16 MeV.

研究动机与目标

• 为宽范围入射中子能量下的裂变中子谱提供精确的插值 Watt 参数（a 和 b）。
• 通过使用洛斯阿拉莫斯模型提供的真实能量谱，提高中子输运蒙特卡罗模拟的保真度。
• 通过随入射能量平滑变化的参数，实现裂变中能谱的系统性采样。
• 支持需要对 235U、238U 和 239Pu 的裂变中子能量分布进行精确表示的核数据应用。
• 提供一种计算工具（子程序 getab），可在高达 16 MeV 的入射中子能量范围内，对预先计算的 a 和 b 值进行插值。

提出的方法

• 利用洛斯阿拉莫斯模型，计算了 235U、238U 和 239Pu 在不同入射中子能量下的裂变中子能谱。
• 将这些能谱映射到飞行时间空间，以模拟实验条件。
• 对每个飞行时间谱进行 Watt 分布拟合，以提取参数 a 和 b。
• 在高达 16 MeV 的入射中子能量范围内，生成 a 和 b 值的查表。
• 子程序 getab 实现了表中值之间的线性插值，以估算任意中间能量下的 a 和 b。
• 该方法确保了平滑、连续的参数估计，适用于集成到蒙特卡罗中子输运代码中。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在宽范围入射中子能量下，对主要锕系元素的 Watt 参数（a 和 b）进行精确确定？
• RQ2 从洛斯阿拉莫斯模型的离散查表数据中，推导连续 a 和 b 值的最优插值方法是什么？
• RQ3 插值后的 a 和 b 参数在飞行时间空间中，对真实裂变中子能量谱的再现程度如何？
• RQ4 对于 235U、238U 和 239Pu，a 和 b 参数如何随入射中子能量变化？
• RQ5 能否开发一种计算高效的子程序，实现实时提供蒙特卡罗模拟中使用的 a 和 b 值？

主要发现

• 子程序 getab 能够以高精度对高达 16 MeV 的入射中子能量插值 Watt 参数（a 和 b）。
• 当插值后的参数拟合到飞行时间数据时，其对洛斯阿拉莫斯模型中原始裂变谱的再现误差极小。
• a 和 b 参数随入射中子能量系统性变化，反映了裂变中子发射的能量依赖性。
• 该方法可在蒙特卡罗模拟中，使用随能量变化的 Watt 分布参数，实现一致且可复现的裂变中子能量采样。
• 表数据和子程序作为洛斯阿拉莫斯国家实验室报告 LA-UR-07-6090 的一部分，已公开提供。
• 该方法为在中子输运代码中集成真实裂变中子谱提供了一种可靠且标准化的方法。