基于缓发γ能谱测量的铀丰度分析

本文以加速器驱动的脉冲中子源为照射源、铀材料为照射对象、HPGe探测器为主要探测器，测量得到了铀材料的缓发γ实验谱，再根据理论计算程序和蒙特卡罗方法得到了缓发γ计算谱。结果显示，实验谱和计算谱吻合较好，表明缓发γ能谱测量可作为铀丰度分析的一种技术手段。     

铀材料诱发裂变缓发γ能谱的数值计算

推导了裂变产物质量链上各个核素不同时刻数目的计算通式,计算了包装箱中铀材料在D-T中子源连续辐照后裂变产物的缓发γ能谱,得到了优化的辐照时间和测量时间,使用MC方法计算处于包装箱外的点探测器缓发γ计数和自发辐射γ计数。计算结果可用于铀材料的无损探测识别和核材料裂变数据测量等工作。     

MC法模拟不同中子源激励铀材料中子和γ飞行时间谱

为探索中子源激励探测铀材料应用技术,基于Geant4平台建立了中子源激励铀材料模拟中子和γ飞行时间谱的数学模型,模拟计算了利用不同中子源激励铀材料、使用不同探测器计数的中子和γ飞行时间谱,结果与已有相应实验谱特征相符。模拟结果表明:D-D和~(252)Cf源激励得到的中子和γ飞行时间谱有明显差异;在相同激励源和测量几何条件下,使用液体闪烁体探测器和塑料闪烁体探测器记录到的中子和γ飞行时间谱基本相同。本文结果可为外中子源激励探测铀材料技术研究提供参考。     

重屏蔽条件下铀材料丰度的时间关联测量分析

针对高原子序数物质屏蔽下的铀材料，提出了一种新的技术方法来估算其铀丰度。首先，用D-T中子发生器的14 MeV中子对铀材料及屏蔽层进行主动质询，同时利用裂变射线探测器得到裂变中子/γ射线时间关联测量谱。然后，利用成像探测器建立的断层扫描图像得到铀材料及屏蔽层的几何和材料参数，并调用不同的铀丰度参数进行蒙特卡罗模拟计算，得到时间关联计算谱。最后，寻找与测量谱最匹配的模拟谱，确定铀材料的实际铀丰度。通过对比裂变射线探测器实验测量得到的所有裂变中子/γ射线时间关联谱，结果发现在各种屏蔽层状态下，高浓铀材料与贫化铀材料的时间关联谱均存在显著差异，可用时间关联谱作为区分不同铀材料丰度的重要技术特征；对于相同铀丰度和屏蔽状态下的铀材料，模拟谱与测量谱吻合较好，表明时间关联谱的模拟与实验分析可为铀材料铀丰度的估算提供技术基础。     

活化法区分浓缩铀与贫化铀数值模拟研究

铀材料的辐射探测方法是核查技术研究的重要内容,主动法是铀材料探测的有效方法之一.论文利用MCNP程序计算分析了活化法区分浓缩铀和贫化铀的可行性,研究表明通过铀材料的裂变率-慢化体厚度的关系曲线能够判断是贫化铀还是浓缩铀.计算分析了~(252)Cf和14MeV中子源在铀材料探测中的优缺点,结果表明~(252)Cf中子源优于14Mev中子源.最后从测量的角度,重点分析了探测对象--缓发γ射线和缓发中子,分析表明探测缓发中子优于缓发γ射线.     

缓发中子标准衰减曲线法用于铀的定量研究

缓发中子铀分析技术以其快速、准确的特点在地质、生物、材料、核查等领域得到广泛的应用。针对传统缓发中子铀定量分析中固定照射时间、冷却时间和测量时间所带来的弊端,如样品中铀含量很高导致缓发中子计数率过高而造成计数丢失,或者铀含量较低导致计数统计不足而带来结果偏差较大的问题,提出利用"标准样品"得到的无计数率丢失且有足够好计数统计的标准衰减曲线对未知样品中铀元素的含量进行快速、准确定量。在微堆上的实验表明,缓发中子标准曲线法适用于较宽范围铀含量样品中铀的定量测定。     

缓发-瞬发中子比与铀部件增殖系数的关系研究

探索了通过分析铀部件被高能光子与外源中子激励后发射缓发中子和瞬发中子的强度关系推导其增殖系数的方法。铀材料被高能光子激励后发生(γ,n)、(γ,2n)反应,产生的中子可诱发铀材料发生裂变反应;而外源中子入射后则会发生散射、诱发裂变等反应。本文通过对输运过程的分析得到不同测量条件下缓发-瞬发中子强度比与增殖系数的近似公式,并通过数值模拟计算验证了公式的准确性。     

铀材料的识别

对铀材料的探测和识别进行了研究，给出了不同浓缩度铀的γ特征谱，并对其中＾２３５Ｕ与＾２３８Ｕ的丰度比和其γ射线强度比进行了分析。根据实验结果，可以直接由铀材料的γ特征谱得到其浓缩度，并计算出该铀材料的质量。     

基于MCNP的缓发裂变中子衰减时间谱模拟计算

基于核裂变反应发生与缓发裂变中子发射这两个物理过程在时间上可相互分离的思想,利用MCNP程序计算得到了含铀地层0~100s范围内的缓发裂变中子衰减时间谱。模拟计算了球体几何模型中235 U与238 U核裂变反应率空间分布;借助SOURCE子程序依次对缓发裂变中子的发射位置、发射方向、发生核裂变反应的核素、缓发裂变中子所在的群组、发射时间及其初始能量等参数进行了抽样。结果表明,计算得到的缓发裂变中子衰减时间谱的时间特征与铀核素的缓发裂变中子群参数相符合。对缓发裂变中子总计数与地层铀含量之间的关系进行了线性拟合,拟合结果的相关系数平方值大于0.998 5,该结果从理论上验证了缓发裂变中子测井铀含量线性模型的正确性。     

脉冲中子-裂变中子铀矿测井技术的蒙特卡罗模拟

脉冲中子-裂变中子铀矿测井方法（PNFN）是采用脉冲式中子源,利用-3He管中子探测器记录瞬发裂变超热中子或缓发裂变热中子,得到地层中铀矿含量信息的测井方法。利用MCNP程序模拟了不同铀含量、不同地层孔隙度地层条件下PNFN的响应,分析了瞬发裂变超热中子和缓发裂变热中子与地层铀含量和孔隙度的关系。结果表明,地层孔隙度对利用PNFN确定地层铀含量有影响,孔隙度越大,利用裂变中子直接计算得到的地层铀含量比真实含量越小。利用瞬发裂变超热中子或热中子时间衰减谱计算得到地层宏观俘获截面,对裂变中子进行校正,可以有效提高地层铀含量计算结果的准确度。     

核部件缓发γ能谱时间演化行为模拟

在分析无外中子源照射条件下核部件中裂变产物的来源及其释放缓发γ射线机理基础上,提出了应用CINDER90程序计算核部件中裂变产物活度的方法,计算并分析了裂变产物的种类、活度及其随辐照时间和冷却时间的变化规律,继而根据裂变产物β~-衰变释放的特征γ射线的能量与分支比数据,计算得到了核部件中裂变产物缓发γ射线源项,并应用蒙特卡罗方法计算了核部件释放的缓发γ能谱随辐照时间和冷却时间的变化,分析了缓发γ能谱的时间演化行为。结果表明:核部件缓发γ能谱中强度最大的γ射线是裂变核素~(140)Laβ~-衰变发射的1 596 keV射线,且该γ射线的强度在部件组装一定时间后保持稳定,该结果与文献结果符合一致。本文提出的裂变产物缓发γ能谱模拟计算方法和结果可为核部件γ能谱的测量与分析提供参考。     

液体闪烁探测器中子γ射线测量研究

液体闪烁体对中子的响应函数,利用O5S蒙特卡罗程序进行计算,γ射线响应函数利用MATHA蒙特卡罗程序进行计算。分别对液体闪烁探测器(n,γ)分辨品质测量、Am-Be中子源的中子谱和γ射线能谱的测量、铁球在D-T中子照射下泄漏中子和伴生γ射线能谱的测量、水球在D-T中子照射下泄漏中子和伴生γ射线能谱的测量等内容进行了介绍,并对结果进行了分析和讨论。     

液体闪烁探测器中子和γ射线测量研究

液体闪烁体对中子的响应函数,利用05S蒙特卡罗程序进行计算,γ射线响应函数利用MATHA蒙特卡罗程序进行计算。分别对液体闪烁探测器（n,γ）分辨品质测量、Am—Be中子源的中子谱和γ射线能谱的测量、铁球在D—T中子照射下泄漏中子和伴生γ射线能谱的测量、水球在D—T中子照射下泄漏中子和伴生γ射线能谱的测量等内容进行了介绍,并对结果进行了分析和讨论。     

电子逃逸效应对PIN探测器γ灵敏度的影响

通过数值模拟和实验研究了电子逃逸效应对PIN探测器γ灵敏度的影响及铝、聚乙烯等不同材料对电子逃逸效应的补偿作用.数值模拟研究主要利用MCNP程序对γ射线在PIN探测器灵敏层中的能量沉积进行数值计算,得到探测器输出的脉冲幅度谱和灵敏度计算结果;实验研究利用60Co源发射的能量为1.17和1.33MeV的γ射线对不同补偿条件下的γ灵敏度进行标定.结果表明,电子逃逸效应对灵敏度存在显著影响,在探测器前设置铝、聚乙烯等补偿材料可对电子逃逸效应进行适当补偿.     

DF-2轴水零功率装置缓发中子有效份额的半经验计算

一、引言缓发中子有效份额在铀水栅动态特性的实验研究中是重要的参数之一。在用周期法测定反应性时,它直接影响到测量的准确度。用严格的输运方程来求它时,计算量很大。在有着反应堆材料曲率实验数据的情况下,用半经验计算方法可以得到良好的结果。我们用这种方法     

HPXe电离室和LaCl3(Ce)探测器在核材料鉴别中的应用

在核材料鉴别中，鉴于铀、钚材料中同位素种类多，发射的多条γ射线能量比较集中（主要都在0．1～2MeV之间）且分支比都比较小，生成的γ能谱复杂等特点，对于测量铀、钚材料的γ探测器要求具有高的能量分辨本领和探测灵敏度。常用于该种测量的是NaI闪烁探测器和HPGe探测器，而新的高压氙（HPxe）电离室探测器和LaCl3（Ce）探测器为核材料的鉴别提供了一种新的有效检测手段。     

高压调制消除BF_3计数管辐照效应

七十年代,缓发中子测铀技术受到极大重视,并得到了引人注目的发展。这是可在现场进行非破坏性分析铀含量的新技术。为了应用这种技术,我们在高压倍加器上用脉冲调制的~3T(d,n)~4He反应产生的14MeV中子照射铀矿模拟井,然后用浓缩~(10)B的BF_3计数管测量铀裂变产物放出的缓发中子,进行室内测铀井模拟试验。试验中观测到,随着14MeV中子通量的增加,用直流高压工作的BF_3计数管缓发中子计数与14MeV中子通量监督器计数之比值不是常数,而是逐渐增加;和通常工作的BF_3计数管相比较,它的坪曲线和脉冲高度分布谱也有明显畸变。这与直流高压工作的BF_3计数管也受到大量14MeV中子照射真接有关。这种现象被称为BF_3计数管的辐照效应。在其它中子实验中,常在距产生中子的靶室适当远处放一个BF_3计数管进行中子通量相对测量,当BF_3计数管靠近中子靶室时,也曾观测到BF_3计数管的辐照效应。     

NE230液体闪烁探测器对^24Naγ射线的响应

建立了NE230液体闪烁探测器γ射线谱仪,用该谱仪测量了^24Na源的γ射线,并将测量结果与NE213探测器的测量结果进行了比较。运用蒙特卡罗程序对实验所用探测器的γ射线进行了计算模拟,发现NE230实验结果与计算结果相差比较大。对探测效率及测量谱形的差异进行了探讨。     

铀元件认证技术研究

用高纯锗半导体γ探测器在水平和垂直位置测量了不同铀元件组合系统,采用PC/FRAM分析软件对测量能谱进行了铀丰度分析。结果表明:在铀元件、铀元件外加模拟炸药、铍和铍+模拟炸药三种情况下,分析得到的铀丰度基本一致。分析结果的可信度取决于测量γ能谱的统计涨落。     

NE230液体闪烁探测器对~(24)Naγ射线的响应

建立了 NE2 30液体闪烁探测器γ射线谱仪 ,用该谱仪测量了 2 4 Na源的γ射线 ,并将测量结果与 NE2 13探测器的测量结果进行了比较。运用蒙特卡罗程序对实验所用探测器的γ射线进行了计算模拟 ,发现 NE2 30实验结果与计算结果相差比较大。对探测效率及测量谱形的差异进行了探讨。