涂硼正比计数管慢化体对中子探测效率影响研究

涂硼正比计数管是一种常用的反应堆源量程探测器,对热中子测量有很高的探测效率,对于快中子反应堆则需要增加合适的慢化体,提高中子探测效率。本文利用蒙特卡罗程序MCNP,模拟计算涂硼正比计数管在不同慢化体厚度的情况下,对各能量单能中子的相对探测效率和绝对探测效率,得到在不同慢化体厚度下,计数管的相对探测效率和绝对探测效率与中子能量的关系。最后针对快中子反应堆的典型中子能谱,模拟计算涂硼正比计数管在不同的慢化体设计时的探测效率,得出了一种优化的慢化体设计方案,对快中子反应堆核测量系统设计具有一定指导意义。     

锂玻璃闪烁体在中子水分仪上的应用研究

热中子探测器常用的有四种类型:BF_3和~3He正比计数管,LiI(Eu)晶体及~6Li玻璃闪烁体。国外商品生产的中子水分仪中,普遍采用BF_3和~3He正比计数管。 经过比较分析,我们在中子水分仪中选用锂玻璃闪烁体作为探测器,并鉴于锂玻璃对γ射线也敏感,在此基础上还可进一步研制n-γ联用的水分密度计,更有利于工农业和水利地质等方面的应用     

用于在线测量反应堆内热中子相对通量密度分布的闪烁体光纤探测器研究

闪烁体光纤探测器采用双探头甄别中子信号,利用252 Cf裂变源对探测器系统进行了测试,并与3 He计数管的计数进行了对比。在启明星1#上进行了热中子相对通量密度分布的测量,结合Geant4得到的不同能量段的中子转化率及MCNPX模拟得到的反应堆中子能谱,对探测器进行了相对效率刻度,测试结果与固体核径迹探测器测得的裂变率分布进行了对比。测量结果表明,闪烁体光纤探测器对于252 Cf中子源的响应基本符合点源的衰减趋势,与3 He计数管的测量结果符合较好。在启明星1#热区测得的热中子相对通量密度分布与固体核径迹探测器测量到的结果一致,快区测得的热中子相对通量密度分布与3 He计数管的测量结果及MCNPX的模拟结果符合较好。测量结果为闪烁体光纤探测器的研究提供了较好的实验依据。     

双探测器中子剂量当量仪的探头设计

针对单探测器中子剂量当量仪的能量响应性能普遍不好的问题,设计了一种新型中子剂量当量仪,该中子剂量当量仪的探头包含有两个不同厚度慢化体球壳和两个球形3He正比计数管。用MCNP程序对分别嵌入到两个慢化体球壳中心的两个3He正比计数管的能量响应进行了计算。在周围剂量当量的结果计算时,用两个探测器的计数率之比确定1个修正因子以对探测器的计数率转换成中子周围剂量当量率进行修正。经过理论分析和实验验证,该中子剂量当量仪的能量响应性能有一定改善,可使热中子～14MeV范围内的能量响应缩小到0.7～1.3范围内。     

BF_3计数管的电荷积累效应和辐照效应

一、引言浓缩硼BF_3正比计数管是常用的中子探测器,一般在低中子通量和低γ场中使用,长期工作性能比较稳定,是一种良好的中子探测器。在缓发中子测井装置中,BF_3计数管的高压处于调制状态,脉冲中子束辐照时,BF_3计数管的高     

Garfield模拟工作气体对涂硼MRPC热中子探测器性能的影响

多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)是一种新型气体探测器,具有探测效率高和时间分辨好等优点,在内层玻璃涂硼后可用于热中子探测。不同的工作气体对涂硼MRPC热中子探测器的性能有很大影响。利用Garfield模拟了不同工作气体的汤生系数η、电子吸附系数α、漂移速度v、扩散系数D等物理参数,并计算给出了MRPC的时间分辨率σt、本征探测效率ε。通过模拟结果对工作气体进行优化,为探测器的实际制作和实验测试提供必要的指导。     

组合式核测量探测器研究

通过合理组合涂硼计数管和γ补偿电离室,在计算机辅助分析和改进涂硼技术的基础上,研制能够覆盖反应堆中子通量的全量程中子核测量探测器。该探测器保持了计数管和电离室的灵敏度,可减少堆外探测孔道和探测器数量,为源区中子测量的准确性和可靠性提供冗余通道,确保反应堆临界安全和核安全。     

涂硼正比计数管涂硼厚度对探测效率影响的研究

涂硼正比计数管是可用于反应堆压力容器外对中子注量率进行监测的关键设备,涂硼正比计数管的涂硼厚度对自身的本征探测效率有影响。仿真不同厚度硼层中¹⁰B(n,α)⁷Li生成的⁷Li和α粒子的输运过程,计算硼层界面位置离子整体射出率并给出涂硼正比计数管本征探测效率的计算方法。仿真与计算结果表明：单位核反应率下硼层界面处离子整体射出率在涂硼厚度小于1.5μm时与硼层厚度近似呈正线性相关,在涂硼厚度大于1.5μm后随涂硼厚度增大而增速变缓,在涂硼厚度为3.6μm时达最大为1.3×10^-4 (cm²·s)^-1。基于离子整体射出率的结果进一步计算得到涂硼正比计数管本征探测效率与涂硼厚度之间关系曲线,该关系曲线可以为涂硼正比计数管研制中选择合适涂硼厚度、确定最佳的探测效率提供参考。     

^3He正比计数管性能研究

^3He正比计数管作为一种气体探测器，在中子测量领域有着广泛的应用，如位置灵敏测量、飞行时间测量、石油勘探测量、核材料衡算测量等。中子测量技术是核保障领域一种重要的非破坏性分析方法（NDA），广泛应用于核材料衡算与控制当中的测量分析。核保障领域的中子探测器通常采用^3He正比计数管。     

涂硼稻草管中子探测效率与γ射线甄别研究

涂硼稻草管是一种新型的3He替代探测器,能广泛满足中子散衍射、军控核查、无损检测等领域的大面积低能中子测量需求。本文系统研究了PTI-204型稻草管探测器甄别阈对中子和γ计数的影响,优选出最佳甄别阈值。并在此基础上,利用实验室放射源测量了γ射线甄别率和热中子探测效率。结果表明:PTI-204的γ射线的甄别率可达约10~(-8),热中子的探测效率约为20%,是一种极具潜力的3He替代探测器。     

基于CLYC探测器的可控源中子孔隙度测井数值模拟研究

利用Cs₂LiYCl₆:Ce(CLYC)探测器替代中子孔隙度测井中的³He中子探测器,已成为石油测井仪器发展的新思路。为探究在中子孔隙度测井中使用新型探测器的可行性,通过蒙特卡罗模拟,研究了CLYC探测器在不同⁶Li纯度和探测器尺寸下的热中子计数通量,同时与不同内部气压下的³He探测器热中子计数结果进行对比;另外根据仪器使用不同探测器时获取的中子孔隙度响应,验证了CLYC探测器的可替换性。研究表明:新型CLYC探测器在⁶Li纯度高、探测器尺寸大时热中子计数效率高;相比于³He中子探测器,热中子探测效率较低的CLYC探测器经过源距组合分析优化后,得到的中子近远比响应结果与³He中子探测器近似,能够有效应用于地层孔隙度获取。     

脉冲辐射场中子探测器死时间效应研究

以正比计数管为基础的中子剂量当量仪是实现反应堆和加速器等中子辐射场剂量水平实时监测的重要手段,而探测器的死时间效应问题直接关系到脉冲中子辐射场下量值的准确性。本文使用"双源法"实验测定了正比计数器死时间,使用蒙特卡洛模拟软件计算了中子探测器慢化体对中子的慢化时间,推导出加速器辐射场中计数率与修正因子的关系式,可以实现脉冲辐射场中子漏计数补偿。     

球形~3He正比计数管研制

介绍了ZJ230球形3He正比计数管研制的过程,包括工作原理、3He气体的要求、结构设计、中子灵敏度测试、坪特性测试以及角度响应测试等。项目研制了Φ30、Φ50和Φ100 mm三种充3He气体的球形正比计数管。该球形正比计数管满足设计要求,可用于环境安全中子辐射监测和中子能谱的测量。     

浸酯涂硼——中子探测器灵敏层制作方法

介绍了两种价廉、实用的中子探测器浸酯涂硼方法--浸没涂硼和手工刷涂,并给出涂抹细节。对不锈钢片的多次实验表明：浸没涂硼时脂硼比λ的最小值为5.0;手工刷涂时λ的最佳值为0.2,最佳方法是先在待涂面上滴混合液,再撒上硼粉刷涂。采用该方法研制一圆柱形硼衬正比计数管,用标准Am-Be中子源辐照测得了其输出脉冲;用不同厚度聚乙烯管包裹后测得了Am-Be源的中子谱。对中子谱参数的分析表明,两种硼膜制作过程简单、方法可行,为业内人员提供了很有意义的参考。     

3He球形4π中子探测器的设计研究

介绍了一新型的用于(n,2n)反应截面测量的由“80根3He正比计数管和聚乙烯慢化体”组成的3He球形4π中子探测器的优化设计,并采用蒙特卡罗方法计算了探测器系统的单位中子能量注量响应,提高了探测器的设计效率,也为实验验证提供参考依据.     

掠入射涂硼多丝正比室中子探测器设计及其性能模拟

针对国内中子散射谱仪对高效率高位置分辨的热中子探测器需求,对基于多层掠入射涂硼多丝室的新型位置灵敏中子探测器进行了模拟研究。利用蒙特卡洛模拟软件Geant4对探测器的中子探测效率、位置分辨率以及基材对中子的散射进行了模拟仿真。结果表明,采用掠入射多层结构可以实现较高的中子探测效率和位置分辨率。当掠入射角度为5°时,采用3层结构可以对波长2.5 A的热中子实现62%的探测效率;对于2 mm的阳极丝间距,掠入射结构下探测器的位置分辨(FWHM)可达0.286 mm。     

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。     

新型涂硼正比计数器研制及其实验测试和模拟计算

本文将10 B粉与1,2-二氯乙烷溶剂、芳华树脂粘结剂混合研制了中子灵敏层10 B膜,以此制作一新型涂硼正比计数器。为增加探测效率,除管内壁涂硼外,在管内增置了14片双面涂硼环氧薄片,并用241 Am-Be源测试了其性能。活度为3.7×109 Bq的241 Am-Be源实验表明:此新型涂硼正比计数器坪长约150V,坪斜为8.2%/100V(750~900V);工作电压为800V时测得新型涂硼正比计数器的计数率为50s-1,灵敏度为0.71cm2。与管内壁仅涂硼的正比计数器相比,新型涂硼正比计数器中子灵敏面积增加到3.15倍后,探测器坪长从80 V增至150 V,坪斜从12.4%/100 V改进到7.58%/100V,灵敏度提高到2.63倍。同时,以基于蒙特卡罗方法的Geant4平台,模拟计算单能中子及241 Am-Be源中子照射包裹高密度聚乙烯慢化材料的新型涂硼正比计数器的响应和探测效率。241 AmBe源模拟结果和实验结果吻合较好。实验测试及模拟结果表明,涂硼技术与增加灵敏面积相结合的正比计数器的设计较成功。     

球形^3He正比计数器物理性能研究

~3He正比计数器是理想的热中子探测器。本文给出了两种气压条件下球形~3He正比计数器的热中子探测效率、能最响应、几何响应等物理性能的计算和测量结果。为更好地设计和使用此类探测器提供了依据。     

D-T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究了D-T脉冲中子发生器和241Am-Be中子源产生的中子与地层的作用过程,以探讨D-T脉冲中子发生器在随钻中子孔隙度测井中的应用价值。模拟结果显示,使用这两种中子源,热中子计数均随源距增加而呈指数下降;孔隙度较小时,两者的计数差异较小,当地层孔隙度达到40%时,D-T脉冲中子发生器产生的热中子和超热中子计数均比²⁴¹Am-Be中子源高很多,其分布范围也更宽,近探测器的源距选择20～30 cm,远探测器的源距选择约60～70 cm;D-T脉冲中子发生器用于中子孔隙度测井时对地层孔隙度的灵敏度降低,而相同源距条件下探测深度几乎不变。以上结果提示,利用D-T脉冲中子发生器可以进行补偿中子孔隙度测井,在增加源距的同时既可以保证计数统计性,又可以提高灵敏度和探测深度,在随钻测井仪器设计中可以取代²⁴¹Am-Be中子源。