加速器驱动次临界系统（Accelerator Driven subcritical System， ADS）是嬗
变反应堆乏燃料、降低核废料体积和放射性毒性、提高核资源利用率的有效手段。 ADS 作为一个反应堆系统，如何对它的次临界度进行在线监测是实现 ADS 安全 稳定运行的关键问题。在 ADS 运行过程中，由于燃耗、温度反馈等效应将引起
反应堆次临界度发生变化，实时监测反应堆反应性状态能够为加速器束流调节、
反应性控制等操作提供参考依据，从而确保系统始终处于安全工况。因此开展反 应堆反应性测量方法的探索是 ADS 研究的一个重要课题。本论文的主要工作是
搭建一套反应堆中子学实验数据采集系统，验证跳源法、脉冲中子源法以及逆动 态法等反应性测量方法在 ADS 工程中的应用，并且研究了空间效应对 ADS 深度 次临界测量的影响。 本文主要工作及研究结果如下： （1） 针对反应堆中子学实验要求搭建一套数据采集系统，并对该套数据采集系 统进行了相关实验测试。该系统基于 NI-5772 波形采集卡和 NI PXIe6614 计数器卡两种外设模块所搭建，并通过 LabVIEW 平台开发了相应的数据 采集程序。其中，NI-5772 卡可以对探测器输出的脉冲波形进行数字化处 理，而 NI PXIe6614 卡主要实现脉冲信号的计数功能。使用 NI-5772 采集 卡研究液体闪烁体探测器的 n-γ 甄别性能，主要通过电荷比较法和过零时 间法分析数字化脉冲波形，检验液闪探测器的 n-γ 分辨能力，测试结果表 明两种波形处理方法都能很好地将中子信号和 γ 信号区别开，NI-5772 采集 卡性能稳定，满足实验测量需求。此外，使用 NI PXIe6614 计数器卡在启 明星 1#次临界装置上开展了跳源实验测量装置的次临界度，不同探测器位 置处的测量结果表明启明星 1#装置的系统有效增殖因子在 0.98 附近，与 MCNP 模拟计算值相对比，相对误差在 0.5%以内，测量结果较好。 （2）采用跳源法测量了启明星 2#铅基堆分别装载 1002 根、986 根以及 970 根燃 料棒时的次临界度。测量结果在浅次临界条件下与 MCNP 模拟计算值基本
一致，符合较好；随着次临界度加深，实验测量值与理论值之间的差异也越来越大，因此跳源法用于深次临界度测量时将遇到困难。 （3）采用脉冲中子源法测量了铅基零功率装置 keff=0.94~0.99 范围内的四个次临 界度，并通过拟合瞬发中子衰减常数（拟合 α）法和瞬发中子-缓发中子面 积比（面积比）法分析铅基堆的反应性数值。拟合 α 法测量结果在浅次临
界条件下与理论值比较一致，对于深次临界情况，实验值与理论值之间差 异明显，其中最大相对误差可达 2.63%，不能满足反应性测量精度要求。 结合MCNP模拟计算对拟合α法测量结果进行修正之后各个次临界度情况 下不同位置处探测器的测量结果与理论值之间的相对误差均在 0.5%以内，
空间效应的影响得以消除。面积比法测量结果在深次临界堆芯结构情况下 同样存在很强的空间效应，经过 MCNP 模拟计算修正之后实验值与理论值
基本一致。研究结果表明脉冲中子源法是确定反应堆深次临界度的有效手 段。 （4）利用逆动态法监测反应堆运行过程中反应性的变化情况。启明星 2#-铅基堆 的初始次临界深度为-1310pcm，由逆动态法分析在该初始状态下不同控制
棒插入堆芯前后系统次临界度实时变化情况，并从中提取出各个控制棒的
反应性价值。由于控制棒插入堆芯之后引起反应堆中子通量密度分布形状 发生改变，导致测量的结果与参考值之间的相对误差最大达到了 23%。结 合 MCNP 模拟计算修正形状函数变化带来的影响，发现实验值与参考值之
间的误差明显减小；同时，对于小反应性引入，远离控制棒的位置处探测
器受到空间效应的影响较小，直接使用逆动态法测量的结果与真实值比较 一致，因此逆动态法可作为将来 ADS 反应性连续监测的一种备选方案。