学院新闻︱我院在核裂变产额数据评估与敏感度分析方面取得重要进展

发布人：周越发布日期：2023-10-18

核数据科学与应用是一门研究核结构与核反应数据，拓展其在核能与核技术领域的应用、链接核基础研究与核技术应用的综合性学科。

核数据本身的研究内容包含微观核数据的实验测量、模型计算与评价、数据建库与检验、数据加工制作等。核数据应用的研究内容包括核数据灵敏度分析、发展趋势与优先度评估、积分数据实验测量、宏观实验检验等。以上两方面构成微观核数据与宏观核数据的两个研究闭环。

裂变产额是一种重要的核反应数据，它指的是裂变反应中产生某中核素的概率。它在反应堆设计、乏燃料处理与循环和辐射屏蔽等工程应用中是不可或缺的。近年来，若干前沿领域，如反应堆中微子测量、中子输运燃耗计算、裂变微观机制研究等，对裂变产额数据的广度和精度不断提出更新的需求。

近期我院核数据团队在裂变产额数据评估与敏感度分析方面取得重要进展，为进一步的裂变产额实验测量优先度的确定提供了依据。

图1：裂变产额核数据发展趋势

张量分解算法是一类具有多维度数据学习与分析能力的机器学习算法，常被应用于多维稀疏张量缺失元素的补全问题。裂变产额与多个物理维度有关，如入射中子能量、靶核质子数、靶核中子数、产物质子数、产物中子数等。通过将已测量的实验数据构成多维稀疏张量，即可使用张量分解算法学习与分析裂变产额数据。我院核数据团队首次将张量分解算法应用于裂变产额数据的研究，建立了裂变产额张量模型，评估了裂变产额数据，建立了一套从Th到Cm主要同位素的裂变产额数据库。重点评价了235U, 239Pu, 238Np, 243Am, 236Np, 229Th等核素的裂变产额数据。基于张量模型评价数据库进行压水堆PWR与钠冷快堆SFR输运燃耗计算，研究了反应性、衰变热、放射性活度、关键核素浓度等观测量对裂变产额数据的敏感性，发现快堆中若干长寿命裂变产物的浓度对裂变产额数据极其敏感。

本工作建立的裂变产额评估模型与敏感度分析方法，配合团队正在开展的裂变核数据测量实验与裂变模型发展工作，构成了裂变产额数据的研究闭环，预计可为反应堆中微子测量、中子输运燃耗计算、裂变微观机制研究等我院重点发展方向提供可靠的高精度裂变产额数据。

算法发展结果发表于Physical Review C，敏感度分析结果发表于Nuclear Science and Techniques。两篇论文第一作者都是我院2022届专业硕士毕业生宋去非，通讯作者是我院苏军副教授与上海交通大学郭辉副教授。本工作是我院专业硕士毕业论文课题，同时也获得了国家自然科学基金委面上项目（11875328）以及中国原子能科学研究院核数据重点实验室基金（JCKY2022201C157）的支持。

图2：裂变产额评价与敏感度算法的发展

论文原文参考：

Qufei Song , Long Zhu, Boshuai Cai, Cenxi Yuan, Jun Su, Hui Guo, Image processing of isotope yield in neutron-induced fission, Prosper, Phys. Rev. C 107, 044609 (2023).

10.1103/PhysRevC.107.044609

Qu‑Fei Song, Long Zhu, Hui Guo, Jun Su, Verification of neutron‑induced fission product yields evaluated by a tensor decompsition model in transport‑burnup simulations, Nuclear Science and Techniques (2023) 34:32.

https://doi.org/10.1007/s41365-023-01176-5

图文：苏军

初审：周越

审核：刘李云

审定发布：徐瑶