ms级脉冲中子束时间谱探测技术研究

本文概述了一类ms级脉冲中子的产生背景、辐射特征及探测难点，提出了精确测量这类脉冲中子时间谱探测技术，包括电流型脉冲技术测量方法和能够降低γ/n强度比的层叠式探测器设计方案，并在脉冲反应堆上对这种探测技术进行了验证性实验，结果表明：该技术对ms级脉冲中子时间谱的测量精度可达ns级。     

基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法

目前商用反应堆堆内采用的自给能探测器(Self-Powered Detector,SPD)可以实现堆芯中子通量分布的在线测量,但难以测量中子能谱。同时由于一些先进反应堆堆内服役环境更加恶劣,现有的堆内测量系统难以满足先进反应堆堆芯中子场在线测量的需求。本文提出了一种基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法,通过正向中子输运计算构建堆芯相邻截断面之间的能谱响应矩阵,实现反应堆堆芯中子场的反演计算。通过采用两个简化的反应堆模型进行验证,其中对压力容器处反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为14%,在外层燃料组件区域反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为11%,初步验证了本方法的可行性。     

三种解谱算法求解中子能谱的解谱效果比较

使用多球谱仪测量中子能谱时,需要使用"少道"解谱算法。为此,本文分别将迭代算法、蒙卡算法和遗传算法应用到中子能谱解谱中,通过MCNP模拟几种辐射防护常见的中子能谱,模拟得到探测器在各个球中的计数,然后使用迭代算法、蒙卡算法和遗传算法进行解谱,并对三种解谱算法的解谱效果进行比较。结果显示,三种算法均能够很好的完成解谱,且给出的中子注量、周围剂量当量和平均能量与参考值符合的也较好。另外,在典型的中子辐射场,三种算法的使用条件不同,可相互配合,较好的给出解谱结果。     

双探头中子注量率探测器的研究

反应堆启动初始阶段,中子注量非常低,是一般核测量系统的测量盲区。针对测量盲区的问题,设计了一种高灵敏度宽量程的中子注量率探测器。通过计算及实验表明,该探测器具有稳定的性能,能提供一种反应堆物理启动过程中盲区中子注量率测量的方法。     

贝叶斯理论在脉冲裂变中子能谱诊断中的应用

本文建立了以贝叶斯理论为基础的脉冲裂变中子能谱的数值迭代计算方法,解决了脉冲裂变中子能谱测量的技术难题。对脉冲裂变中子空间输运、物质衰减、探测器灵敏度等进行了分析,将脉冲裂变中子能谱在空间传输中的飞行展宽时间谱理解为出壳时间谱在不同测点的概率分布函数,脉冲中子在不同测点的信号强度分布是出壳时间谱和脉冲中子能谱飞行展宽时间谱的卷积信号,将物质衰减、探测器灵敏度响应等转换环节对中子能谱的影响因子进行了分别处理,消除了通道物质对中子能谱衰减和探测器非线性灵敏度等因素对脉冲裂变中子能谱解谱的影响。研究结果表明,对距辐射源5 m和10 m处的中子波形进行数值处理,均能获得理想的脉冲裂变中子能谱,当考虑传输系统响应函数对中子波形影响时,仍能获得较理想的中子能谱。     

液体闪烁体探测器中子解谱方法研究现状及发展

中子解谱是中子探测的一项关键技术.利用液体闪烁体探测器求解中子能谱本质上是核物理领域的一个反演问题.简要介绍了液体闪烁体探测器结构及工作过程,概述了基于该类探测器的中子能谱求解原理,重点对各种解谱方法进行了数学描述,对其求解过程进行了归纳总结,最后指出了中子能谱求解方法的发展趋势.     

单球多计数器中子解谱方法和剂量评价简析

介绍了当前常用的“少道”解谱软件和解谱方法,并利用UMG解谱软件包中的MXD-FC31和GRV-FC31两种解谱软件,针对单球多计数器的测量方法,分析了^252Cf裂变中子源的中子能谱模拟解,讨论了解谱方法对注量率和剂量率的影响。     

基于广义最小二乘法原理的中子能谱解谱程序开发及验证

中子能谱是反应堆的一项重要参数,为验证理论计算,常使用阈探测器活化法对中子能谱进行实际测量。为解决由于活化片数量小于能群数量而引起的解谱问题并获得较高的解谱精度,基于广义最小二乘法原理开发了解谱程序NSAGLS。使用IAEA给出的例题进行了验证,结果表明该程序能够得到正确的解谱结果。该程序可用于反应堆中子能谱的解谱,并能够考虑输入谱、核反应截面及测量活度不确定度信息对解谱结果的影响。     

慢化球探测器测量中子能谱

本文叙述了用慢化球探测器测量中子能谱的原理和方法。在165千电子伏—5兆电子伏的能区,实验刻度了直径为10.16和20.40厘米的两个慢化球探测器的激发曲线。用一组直径为5.08,7.64,10.16,12.72,20.40和25.00厘米的慢化球测量了反应堆热中子引起的~(235)U裂变中子能谱。用单参数法和相对偏差最小法解谱,并将结果和标准裂变中子谱作了比较。     

固体径迹探测器在中子能谱测量中的应用

活化阈探测器法测量中子能谱,主要限于热能区和高能区(0.1MeV以上)的中子谱,其谱型与用不同方法所得的谱型相比差别不大,而中能区(0.55eV～0.1MeV)的谱型相差很远.其原因是缺乏适宜的中能中子的活化探测器。 把固体径迹探测器做为中能中子探测器,它与一组活化探测器结合起来可提供中子全能谱的数据,对现有一般活化探测器不能很好限制中能区域谱型的任意性有所改进。     

应用电流型脉冲技术精确测量ms级脉冲中子束时间谱的方法研究

概述了一类ms级脉冲中子束的产生背景、辐射特征及探测难点,提出了精确测量该类脉冲中子时间谱的电流型脉冲技术测量方法,在稳态X射线机上初步摸索了电流型脉冲计数方法用于聚变中子飞行时间谱测量的可行性;在西安脉冲反应堆上进行了电流型脉冲计数方法的模拟验证。结果表明:采用电流型脉冲技术测量ms级脉冲中子时间谱的精度最高可达ns级。     

Bonner球谱仪对Pu-Be源中子能谱的测量

Bonner球谱仪是开展中子能谱测量的重要仪器,本文利用自行研制的Bonner球谱仪对已知源强的Pu-Be中子源进行能谱测量,以验证谱仪测量方法和中子能谱解谱方法的准确性。首先制作出由8个球组成的Bonner球谱仪,再根据谱仪的测量读数,采用最大熵法获得中子能谱信息,与国际原子能机构公布的数据基本符合,进一步计算得到所测Pu-Be中子源的中子周围剂量当量转换系数为0.37nSv.cm2,与目前已经公布的数值0.36nSv.cm2基本一致,表明求解出的能谱测量数据基本符合物理事实,测量所使用的Bonner谱仪和解谱方法的准确可靠性。     

压水堆堆内中子探测器响应函数特性研究

中子探测器响应函数是中子探测器周边区域对其读数贡献的分布函数,是将反应堆物理数值模拟计算结果与探测器实际电流相结合的有效途径。本文对中子探测器响应函数的计算公式进行了推导,并采用蒙特卡罗方法计算堆内固定式中子探测器的响应函数。针对影响中子探测器响应函数的相关因素进行了数值分析,分析结果表明,对中子吸收特性影响较大的因素,如硼酸、控制棒、可燃毒物等,对中子探测器响应函数的影响较大,需在实际的反应堆监测中着重考虑,本文中未考虑的因素影响也可采用本文类似的方法进行研究分析。     

压水堆堆内中子探测器响应函数特性研究

中子探测器响应函数是中子探测器周边区域对其读数贡献的分布函数，是将反应堆物理数值模拟计算结果与探测器实际电流相结合的有效途径。本文对中子探测器响应函数的计算公式进行了推导，并采用蒙特卡罗方法计算堆内固定式中子探测器的响应函数。针对影响中子探测器响应函数的相关因素进行了数值分析，分析结果表明，对中子吸收特性影响较大的因素，如硼酸、控制棒、可燃毒物等，对中子探测器响应函数的影响较大，需在实际的反应堆监测中着重考虑，本文中未考虑的因素影响也可采用本文类似的方法进行研究分析。     

MC模拟解析快中子谱解谱方法评价

本文利用Geant4蒙特卡罗模拟并使用ROOT数据处理工具对基于Triple GEM探测器阴极耦合多层聚乙烯转化结构在不同快中子照射情况下进行了快中子解谱研究。通过模拟计算得到不同快中子源下相应的探测器响应函数,使用GRAVEL算法、极大似然(MLEM)算法和改进型极大似然(MLEM-D)方法进行了快中子解谱分析和比较,三种算法解谱的结果表明,三种解谱方法均适用于Triple GEM结构快中子探测器,且解谱结果与参考数据符合良好,采用中值降噪法改进的MLEM-D方法对多能中子能谱解谱效果最佳,谱线最为平滑。     

基于扩展型多球中子谱仪的中子能谱测量

为了有效地测量加速器辐射场的中子能谱,论文通过FLUKA模拟的辐射场中子能谱和探测器能量响应选择出合适的扩展型多球中子谱仪、利用基于少道解谱理论的解谱程序来得到实验能谱以及积分注量统计。并通过计算与实验计数率的对比证明了该方法测量中子能谱的可行性,同时分析了实验的不足并给出了改进的建议。     

反应堆中子注量率谱的谱参数法解

按照费米年龄理论,提出包含6个待定参数的数学表达式来描述反应堆堆内空间某点完整的中子注量率谱,并由此使用非线性规划可变容差法建立了新的解谱方法和相应解谱程序SNAIL。对于热中子反应堆内部的中子注量率谱,根据测量的反应率数据计算得到的整个能区中子注量率谱结果很满意,与NEUSPAC解谱程序解得的中子注量率谱符合得很好。对于中能中子场和快中子反应堆,在未使用可裂变材料探测器情况下,计算结果与文献公布的结果基本符合。     

西安脉冲堆大空间中子辐照实验平台辐射场参数测量

西安脉冲堆于2010年建成了大空间中子辐照实验平台。本文介绍了该实验平台辐射场设计参数、辐射场测量方法和实测结果。采用蒙特卡罗方法计算了实验平台内中子初始谱。利用多箔活化法测量了中子能谱,解谱方法采用遗传算法,并与SAND-Ⅱ解谱方法进行了对比,对比结果较为一致,证明了遗传算法解谱的有效性。应用热释光剂量计测量了γ射线吸收剂量率。测量结果表明,该实验平台辐射场参数符合设计要求。     

用活化法测量共振区中子能谱

本文介绍了用共振活化探测器测量1电子伏——30千电子伏能区中子能谱的工作,包括方法原理,探测器的选择与制备,样品的照射与测量,以及数据处理的各种修正项的考虑。最后给出了用该法对反应堆中子能谱的实测结果。     

20keV～17MeV中子能谱测量

基于质子反冲方法，建立了一套宽能区，高效率的中子谱仪系统，分别用三支充不同气压氢和甲烷的球形正经计数管和一个有机闪烁探没器分段测量２０ｋｅＶ～１７ＭｅＶ的中子能谱，为了去除γ射线本底，对两种探测器分别采用了两种不同的脉冲形状别技术，谱仪直接测量的是中子在探测器中产生的反冲质脉冲幅度谱，通过解决矩阵方程的方法得到中子谱，解谱中所用的各个探测器的中子响应矩阵均蒙特－卡洛方法计算得到，谱仪在全能区的中子