基于Potential-driving模型的中子诱发~(239)Pu裂变产物计算与模拟研究

当前新型核能利用系统及核数据评价的发展对快中子诱发~(239)Pu裂变核数据提出了更高的精度需求。本工作基于已提出并构建的Potential-driving模型,通过中子诱发~(239)Pu(n,f)裂变驱动势研究,计算了几个典型能量中子诱发~(239)Pu(n,f)反应发射中子前裂变碎片质量分布,并与实验数据进行了对比。结果显示:Potential-driving模型计算数据能够很好地与实验数据符合。将Potential-driving模型植入GEANT4程序,开展了快中子诱发~(239)Pu(n,f)反应相关的模拟研究,给出了14 Me V中子诱发~(239)Pu(n,f)反应的裂变碎片独立产额质量分布和电荷分布、累积产额质量分布和电荷分布、动能分布、裂变中子能谱以及~(239)Pu(n,f)反应裂变碎片平均总动能随入射中子能量的变化等数据,并与GEANT4程序原有的参数化裂变模型(G4Para Fission Model)模拟结果、ENDF/B-VII.1库评价数据以及实验数据进行了比较。结果显示:所发展的Potential-driving模型能很好地预测快中子诱发~(239)Pu(n,f)反应裂变产物数据,为快中子诱发~(239)Pu(n,f)反应裂变产物核数据的研究提供了一种更可靠的计算方法。     

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。     

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%。     

甘肃省墙体材料放射性水平安全调研报告

针对利用工业固体废弃物生产墙体材料的放射性问题,甘肃省墙改领导小组办公室委托兰州大学核科学与技术学院开展《甘肃省部分地区新型墙体材料放射性水平检测评价研究》市场调研项目,选取有代表性的甘肃省某市墙体材料产品(烧结煤矸石砖、粉煤灰砖、加气混凝土砌块、烧结空心砌块、纤维水泥板)进行了抽样测试。经检测,墙体材料产品全部符合国标GB6566的要求,同时提出了墙体材料天然放射性衰变产生的α、γ射线辐射防护办法,降低环境辐射污染,进一步保障墙体材料的辐射安全性能。     

长光纤ZnS探测系统的探测效率试验研究

随着快中子反应堆研究的不断发展,快中子直接测量技术成为研究焦点。提出了1种普通长光纤作为光信号传输媒介的ZnS探测系统。该系统不易受到电磁干扰,同时减小了探测器的体积。利用已有ZnS探测系统的探测效率,通过试验刻度,得到长光纤ZnS探测系统的探测效率为1.09%(2.45 MeV);同时,长光纤ZnS探测系统采集的脉冲信号时间宽度更低,降低了信号堆积的可能,有利于电子学信号采集系统分辨信号。该研究为快中子探测技术的工程应用提供了技术支撑。     

强流氘束引出系统与加速管束流匹配的研究

为增加传输通过加速管的束流强度，提高中子发生器的中子产额，采用Particle-in-cell(PIC)程序模拟研究了入射束强度在10～150 mA范围内，不同初始参数条件下D⁺₁束在加速管中的传输状态。结果表明，当入射束在加速管入口处的归一化发射度取0.25 πcm•mrad，Courant-Snyder参数α=-4、β=60 cm/rad时，50～100 mA D⁺₁束与加速管匹配良好。根据匹配参数，对双等离子体离子源的引出系统进行了优化，结果显示，在引出系统与加速管之间放置两个螺线管透镜和1个光阑，能有效去除D⁺₂、D⁺₃离子，实现100 mA D⁺₁束顺利传输通过加速管的目的。     

重离子径迹影像探测器研制及初步实验测试

研制了一套基于气体雪崩电离室和CCD(charge-coupled device)影像获取系统的重离子径迹影像探测器。利用239Pu放出的α粒子,对所研制的重离子径迹影像探测器系统进行了初步的实验测试。测试结果显示,所研制的重离子径迹影像探测器系统能够成功地抓拍到α粒子的径迹,其径迹形貌与气体雪崩电离室中工作气体的气压、CCD相机的曝光时间等参数密切相关。对工作气体气压为15 hPa、曝光时间10 s的α粒子径迹影像数据分析表明,径迹分布呈轴对称,径迹宽度沿轴向逐渐减小,径迹影像的像点密度沿轴向逐渐增加。     

90°伴随粒子法D-D中子产额测量修正因子计算

开展了90°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 keV范围,90°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％.     

基于铝箔封装碳酸锂探测片产氚率测量的液闪样品制备方法

氚增殖包层中产氚率的测量是聚变核能系统中需要研究的重要问题之一,本文开展了用于产氚率测量的Al箔封装碳酸锂探测片液闪样品制备化学处理方法的研究。结果表明,首先采用氢氧化钠溶液来溶解Al箔,然后再用盐酸溶解碳酸锂探测片的溶解方式,能制成透明度高且无分层的液闪样品。为了提高测氚计数效率和保证样品兼容性,对20 m L的标准液闪样品,闪烁液体积应至少取12 m L,同时还应将液闪样品保持在10-20°C范围进行储存和测量。     

薄型较大面积THGEM气体探测器的研制

为满足环形正负电子对撞机项目配置的需要,研制了薄型较大面积THGEM气体探测器。该探测器工作时不需要额外的腔室,并且其厚度能达到8 mm,较原来的11 mm有明显减少。其有效面积为20 cm×20 cm,其增益在Ar/iC_4H_(10)(97/3)工作气体中能达到10~4倍,最好能量分辨为30%,增益均匀性能达到88.5%,探测器增益也呈现出较好的长期稳定性。