90o伴随粒子法D-D中子产额测量修正因子计算

开展了90o伴随粒子法D-D中子产额测量中的修正因子理论计算方法研究,基于MATLAB软件平台,开发了用于修正因子计算的计算机程序。计算给出了厚靶条件下,入射氘能量在20–700 ke V范围,90o伴随粒子法D-D中子产额测量各向异性修正因子Rthick、中子和质子产额比(Yd,n/Yd,p)thick及总修正因子RY,并与早先的研究结果进行了对比,分析了计算结果的不确定度,总修正因子计算数据的不确定度约为2%。     

135°伴随粒子法D-T中子产额测量研究

研究了伴随粒子法D-T中子产额测量的各向异性修正因子的计算方法,计算给出了D束流能量20 ～ 600 keV范围135°随粒子法中子产额测量的各向异性修正因子数据,数据的不确定度约为1.4％.在兰州大学Z -300强流中子发生器上建立了135°伴随粒子测量法中子产额测量系统,并进行了实验测试,结果显示,在较长的测量距离下,α粒子多道幅度谱清晰,快中子与Si探测器反应产生的带电粒子的影响可忽略,D-T中子产额测量的不确定度不大于2％.     

快中子在Zr对Nb核上的小角弹性散射角分布测量

用快中子位置灵敏谱仪和伴随粒子飞行时间方法,在3°—15°角区测量了14.7MeV中子在Zr和Nb上的弹性散射截面。用蒙特卡罗方法进行了注量率衰减、多次散射和有限角分辨修正。并将实验结果与理论计算作了比较。     

用大角度伴随粒子法测量聚变中子产额及其校对实验

描述了用大角度（178.2°）伴随α粒子方法测量绝对D-T 聚变中子产额及其校对实验。为此,设计和加工了一套三叉管校对靶室,α粒子探测器分别置于与D∧ 束成90°、135°和178.2°的方向上,测量和比较了三个方向的α粒子谱和绝对中子产额。分析了实验误差来源,并对实验结果进行了讨论。     

14 MeV中子注量率测量技术比对研究

对伴随α粒子法测量DT中子源中子注量系统的稳定性及重复性进行了检验。通过铁活化法与伴随粒子法得到的中子注量相比较,完成了预备实验。用4πβ(PC)-γ符合标准装置测量活化后的铝箔的方法与伴随粒子法监测的中子注量率比对,两者偏差小于伴随粒子法的扩展不确定度,其中伴随粒子法标准不确定度为1.6%,铝活化法标准不确定度为1.8%。     

兰州大学的中子发生器研制及应用展望

1988年兰州大学成功研制了3×10¹² s^-1的ZF-300强流中子发生器,主要用于核数据测量、材料辐照损伤等研究。为进一步开展活化法中子核数据测量、裂变物理等研究,兰州大学启动了基于倍压加速器的ZF-400强流中子发生器研制工程,该中子发生器的设计指标为D束流能量400 keV、D束流强度大于30 mA、D-D中子产额大于5×10¹⁰ s^-1,D-T中子产额大于5×10¹² s^-1。在裂变物理研究方面,已成功发展了描述裂变核断点裂变势的势驱动模型（potential-driving model）,并开展了中子诱发典型锕系核素裂变发射中子前裂变产物的质量分布计算研究;将potential-driving model植入Geant4程序,发展了用于裂变发射中子后裂变产物质量分布、动能分布、裂变中子能谱等模拟的蒙特卡罗方法,并开展了可靠性评估研究;研制了一套用于裂变产物实验测量的双屏栅电离室（TFGIC）,并完成了初步实验测试。在中子应用技术方面,为满足小型化中子应用技术系统的研发需求,兰州大学成功研制了长度984 mm、直径234 mm的紧凑型中子发生器,通过在引出加速电极和靶之间加电阻的方式产生偏置电场,实现对靶上二次电子的抑制。在自注入靶条件和150 keV氘束流能量下,D-D中子产额可大于5×10⁸ s^-1,该中子发生器已具备产生D-T中子产额大于10¹⁰ s^-1量级的潜力。完成了基于紧凑型D-T中子发生器的快中子准直屏蔽体的设计,并研发了基于微通道板的快中子成像探测器,初步D-T快中成像测试显示,图像空间分辨率约为500 μm。开展了基于紧凑型D-D中子发生器的核燃料棒²³⁵U富集度及均匀性检测系统研发,仿真研究表明,在D-D中子产额5×10⁸ s^-1条件下,对核燃料棒中10%范围内的²³⁵U富集度相对变化的检测置信度可达到99%。     

用于强流中子发生器14MeV中子产额绝对测量的45°偏转半导体符合望远镜

本文介绍一台用于3.3×10~(12)n/s强流中子发生器14MeV中子产额绝对测量的45°偏转半导体符合望远镜。在源强2×10~(10)—3×10~(12)n/s范围内与~(238)裂变室进行了比对测量,在4.5％的误差内两种方法给出一致的结果。     

防护级~(60)COγ 射线照射量标准测量装置的研究

本文介绍低于7.2×10~-_7A·kg~(-1)(10R·h~(-1))的~(60)Coγ射线照射量率的标准测量装置和测量方法。给出了电离室各种修正因子的实验测定值或理论计算值,并计算了照射量率测量的不确定度。     

60～250kV X射线照射量的绝对测定

本文介绍60～250kV X射线照射量的绝对测量方法,给出各种修正因子的确定结果,估计复现伦琴的不确定度为1.8％,长期重复测量的标准偏差为±0.1％。     

D-D中子源产额的大角度伴随质子监测技术研究

利用伴随质子法对D-D源中子产额进行了监测,选择了双叉管靶室和三叉管靶室,在与入射D 束成90°、135°和178.2°的三个方向上,获得了伴随质子谱和中子产额,确定了进行准确的产额监测的实验条件,实验表明在大角度方向(178.2°)进行产额监测是可行性的.对实验结果及其不确定度进行了分析和讨论.     

小型D-D中子发生器氘靶的热流固耦合分析

靶温对小型D-D中子发生器的使用寿命有重要影响,在假设束斑功率密度分布为高斯分布的前提下,使用ANSYS14.0软件对设计的小型D-D中子发生器的自成靶进行了热流固耦合分析。模拟了冷却水流量及冷却水层厚度对靶温的影响,同时模拟了两种不同结构的自成靶在束流轰击及冷却水共同作用下的应力及形变。模拟结果表明,两种结构的自成靶在使用中最高温度、最大应力与形变均满足设计要求。     

紧凑型D-D中子发生器控制系统设计与实现

紧凑型D-D中子发生器为工业物料中子活化分析提供稳定可靠快中子源,其控制系统需要实现对加速器现场多设备远程参数调节和状态监测,保证中子发生器持续稳定运行,采用PC机加智能仪器构成的分布式结构,设计开发了一套基于Lab VIEW的综合控制系统,将My SQL数据库接入控制系统,实现中子发生器各设备主要运行参数的保存与查询。系统测试稳定,并成功应用于该中子发生器的调试和实验中。     

用于CSNS反角白光中子能谱及注量率测量的快裂变室

即将建成的中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)反角白光中子束线可为核数据测量提供高注量率的脉冲白光中子束流,填补我国核数据测量用白光中子源的空白,提高我国核数据测量水平,满足核能、核技术及基础核物理研究对核数据的需求。该束线建成后,其中子能谱及注量率的精确测量将是开展其它物理实验的基础,快裂变电离室因其独特优点被选为中子能谱和注量率测量探测器。通过实验研究了快裂变电离室的粒子分辨性能、时间分辨性能;确定阴、阳极的合理间距为10 mm,据此测得电离室的时间分辨约15 ns;利用235U样品量计算的探测效率与利用伴随粒子法给出的探测效率在不确定度范围内符合,因此可以标定快裂变室的探测效率。通过这些工作,完成了满足反角白光中子束能谱及注量率测量需求的快裂变室的物理设计。     

D-T中子源的反冲质子望远镜模拟研究

为了设计用于监测D-T中子产额的反冲质子望远镜系统,采用MCNP程序模拟了14MeV中子在不同厚度的聚乙烯膜上产生的反冲质子的产额、能谱及角分布,通过对反冲质子的产额、能谱和角分布数据的分析,给出了用于D-T中子产额监测的反冲质子望远镜系统的聚乙烯膜最佳厚度和探测器放置位置。建立了D-T中子源模型,模拟设计了反冲质子望远镜系统,并给出了系统的探测效率。     

Evaluation of D（d,n）^3 He reaction neutron source models for BNCT irradiation system design

A mathematical method was developed to calculatc the yield.energy spectrum and angular distribution of neutrons from D(d,n)3 He(D-D)reaction in a thick deuterium-titanium target for incident deuterons in energies lower than 1.0MeV.The data of energy spectrum and angular distribution wefe applied to set up the neutron source model for the beam-shaping-assembly(BSA)design of Boron-Neutron-Capture-Therapy(BNCT)using MCNP-4C code.Three cases of D-D neutron source corresponding to incident deuteron energy of 1000.400 and 150 kaV were investigated.The neutron beam characteristics were compared with the model of a 2.45 MeV mono-energetic and isotropic neutron source using an example BSA designed for BNCT irradiation.The results show significant differences in the neutron beam characteristics,particularly the fast neutron component and fast neutron dose in air,between the non-isotropic neutron source model and the 2.5 MeV mono-energetic and isotropic neutron source model.     

脉冲测量中的统计涨落对中子产额测量的影响

介绍了在用PMT闪烁探测器测量脉冲中子产额时,由于粒子的统计涨落而使脉冲波形呈现毛刺现象。根据实验中获得的实验数据,从实验和理论两个方面分析了统计涨落对产额绝对测量的影响。评定了在一定测量不确定度范围内脉冲中子产额绝对测量的准确性。     

Evaluation of D(d,n)~3He reaction neutron source models for BNCT irradiation system design

A mathematical method was developed to calculate the yield,energy spectrum and angular distribution of neutrons from D(d,n)~3He(D-D)reaction in a thick deuterium-titanium target for incident deuterons in energies lower than 1.0MeV.The data of energy spectrum and angular distribution were applied to set up the neutron source model for the beam-shaping-assembly(BSA)design of Boron-Neutron-Capture-Therapy(BNCT)using MCNP-4C code. Three cases of D-D neutron source corresponding to incident deuteron energy of 1000,400 and 150 key were inves- tigated.The neutron beam characteristics were compared with the model of a 2.45 MeV mono-energetic and isotropic neutron source using an example BSA designed for BNCT irradiation.The results show significant differences in the neutron beam characteristics,particularly the fast neutron component and fast neutron dose in air,between the non-isotropic neutron source model and the 2.5 MeV mono-euergetic and isotropic neutron source model.     

电流型银激活探测器标定技术

为测量DPF脉冲中子产额,设计了电流型银激活探测器。该探测器由中子慢化体、天然银片、塑料闪烁体和光电倍增管组成。定义了该探测器测量DPF快脉冲中子产额时的探测灵敏度。采用高压倍加器稳态中子源对电流型银激活探测器的探测灵敏度进行了标定。稳态中子源的绝对中子产额由伴随粒子法给出。通过计算机自动记录探测器在饱和照射后其输出电流随时间的变化曲线,通过分析变化曲线求解特征参数,进而得到电流型银激活探测器在距离14 MeV脉冲中子源1 m处时的探测灵敏度为1.843´10⁹ nA^－1。在包含因子k为2时,探测灵敏度的扩展不确定度小于17.5 %。     

密封中子管氘-氘产额及二次电子抑制

中子管的工作参数是影响中子产额的重要因素。为了更准确地调控D-D中子管的中子产额,对中子管的工作参数与产额关系进行了研究,同时为了提高中子管束流品质及寿命,对中子管的二次电子抑制进行实验。采用控制参数变量的方法分别研究了D-D中子管的热子电流、阳极高压、靶极高压对中子产额的影响,以及二次电子抑制电阻阻值与靶极电流之间的关系。结果表明：中子产额随着热子电流的增加而增加,当靶极高压为-80 kV、阳极高压为2.6 kV时,热子电流的最佳调控范围为290~305 mA;阳极高压与中子产额呈非线性关系,最佳阳极高压需要高于2.6 kV;靶极高压升高,中子产额随之增加,而且高压越高产额增加越快,靶极高压最佳工作范围为-120~-100 kV;D-D中子管二次电子抑制电阻阻值为8.7 MΩ或者抑制电压为403 V时,便可以完全抑制住二次电子。中子管的工作参数与中子产额的关系为今后中子管产额稳定性自调节可提供参考,二次电子抑制实验为抑制二次电子电流的产生提供依据。