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。     

用遗传算法求解中子能谱

由多球中子谱仪的响应矩阵和测量结果得到中子能谱属于少道解谱问题,存在多种可能解,因此,解谱过程是在解空间中寻找问题的最优解。遗传算法作为优化算法的一种,在求解这类问题上具有很大优势,通过基因操作,遗传算法可获得问题的全局最优解。本文根据中子能谱求解问题的特点,提出了一种新的适应度函数,它由1个距离项和1个惩罚项组成,距离项用于保证计算结果能够再现测量结果,惩罚项用于保证解的连续性,避免求解结果数据的剧烈变化。选择了5种具有代表性的能谱作为真实能谱,并将其与响应函数相乘后的结果作为模拟测量结果,用遗传算法求解的结果与真值符合较好,且能很好地再现模拟测量结果,表明了采用这种适应度函数的遗传算法在求解中子能谱中的可行性。     

GRNN算法多球中子谱仪解谱软件设计

为更加准确的求解中子辐照环境中的中子能谱,编写了基于GRNN算法的多球解谱程序,设计了基于MATLAB的图形用户界面,开发了通用性强、计算准确、人机交互性能好的解谱软件.模拟计算以及实验测试的结果表明,该解谱软件实现了设计的功能,并且解谱结果与标准能谱相似度很高.     

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。     

多球谱仪测量BNCT医院中子照射器中子束能谱

用于硼中子俘获治疗（BNCT）的医院中子照射器（IHNI-Ⅰ）已由北京凯佰特技术有限公司建设完成,为获得空气中自由中子束的能谱,建立了一套改进的主动式多球谱仪,并开展了相关实验方法研究。该谱仪包含14个探测单元,中心探测器为球形³He正比计数器。为改善谱仪在超热能区的分辨率,在常规多球谱仪的基础上增加了4个包裹不同厚度硼壳的探测单元。通过MCNP程序计算谱仪的响应函数,并利用标准²⁵²Cf和²⁴¹Am-Be中子源进行了校准和验证。测量在距离照射器孔道口110 cm处进行,再采用反迭代方法将能谱修正到孔道口处,结果显示,测量的中子能谱与理论模拟结果略有差异。因而利用ROSPEC谱仪和金箔对中子能谱和PMMA体模内中子通量密度的深度曲线进行了测量,结果验证了多球谱仪测量结果的可靠性。     

基于Bonner多球的环境中子能谱和剂量率测量

使用Bonner谱仪对室内中子谱进行测量。根据Bonner多球的读数,采用最大熵法求解中子能谱,并根据注量-剂量转换系数得到中子剂量率。为验证测量结果,使用基于解析公式的模拟软件EXPACS Ver2.21进行能谱验证、使用BF3固定式环境中子监测器进行剂量率验证。经过验证分析表明基于最大熵法的Bonner测量结果与其他方法的结果基本符合,合肥地区环境中中子周围剂量当量率在2.6nSv.h-1至14.38nSv.h-1之间。     

集成式多球中子谱仪球球干扰影响

模拟计算了集成式多球中子谱仪7路测量通道同时工作与每路测量通道独立测量时的能量响应函数。两种测量模式的能响比值结果显示,球球干扰的影响随着慢化球尺寸增大而减小;对小尺寸慢化球球球干扰随着中子能量增大而增大。     

中子能谱快速测量

为了实现中子能谱的快速获取,准确测量中子辐射场的剂量率,设计了一款一体化多球中子能谱仪。该系统能进行中子能谱的在线测量,实时显示中子剂量率。谱仪在Am-Be参考辐射场进行了验证,测量能谱与标准谱符合较好,转换后剂量率测量值与真值偏差<±7%。     

微机上求解中子谱的实现

利用最小二乘法和ＳＡＮＤ－Ⅱ迭代法在微机上设计２个中子谱解谱程序，分别计算＾２５２Ｃｆ中子源通过空气及石墨、铝、铁、铅、混凝土、聚乙烯后的中子场和反应堆热柱超热中子谱，并由此计算出几个防护量。２种方法的计算结果及实验结果，相互符合较好。     

D-T中子照射下贫化铀球、钒球介质内中子能谱和伴生γ能谱测量

为获得介质内中子能谱及伴生γ能谱的实验数据，在中心D-T中子照射下，用18mm×20mm的茋闪烁体探测器，测量了与D+束成45°角的水平方向距球心7、10、13、16、19、22cm位置处贫化铀球介质内的中子能谱和伴生γ能谱，以及钒球内与D+束成0°角、距离球心1.8、4.8和8.3cm处的中子能谱和伴生γ能谱。用MCNP/4B程序和ENDF/B-VI库数据对实验模型进行模拟计算，并与实验结果进行了比较。     

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。     

用阈探测器测量热中子引起的U~(235)裂变中子能谱

通过用阈探测器测量热中子引起的~(235)U裂变中子能谱,研究了SAND-Ⅱ和RDMM方法的解谱能力。并用蒙特卡罗误差分析程序分析了两种解谱方法的输入数据误差。对SAND-Ⅱ方法中解的唯一性误差和RDMM方法中权重函数的影响进行了讨论。两种方法对未知谱中结构的灵敏程度也作了简单的检验。结果表明,SAND-Ⅱ和RDMM是解快中子光滑变化能谱的较好方法。当未知谱中有简单结构时,用SAND-Ⅱ方法更为合适。     

用阈探测器测量热中子引起的U~(235)裂变中子能谱

通过用阈探测器测量热中子引起的~(235)U裂变中子能谱,研究了SAND-Ⅱ和RDMM方法的解谱能力。并用蒙特卡罗误差分析程序分析了两种解谱方法的输入数据误差。对SAND—Ⅱ方法中解的唯一性误差和RDMM方法中权重函数的影响进行了讨论。两种方法对未知谱中结构的灵敏程度也作了简单的检验。结果表明,SAND-Ⅱ和RDMM是解快中子光滑变化能谱的较好方法。当未知谱中有简单结构时,用SAND—Ⅱ方法更为合适。     

多球中子探测器能量响应特性的研究

本文描述多球中子探测器的能量响应特性。慢化球由密度为0.93克/厘米~3的聚乙烯制成,直径在5.1—24.4厘米之间。中心置—φ1.9×8厘米的 BF_3正比计数器,充气压为70厘米汞柱,~(10)B丰度约为95%。当工作电压为1500伏时,分辨率约为20%,本底约为0.4计数/分,热中子灵敏度为0.5计数/(中子·厘米~(-2))。测量所使用的中子能量范围在热能—15兆电子伏之间。0.02—15兆电子伏能区的能量响应曲线直接按实验值绘出;热能—0.02兆电子伏能区的响应曲线,则根据实验值及 D.Nachtigall给出的 M65数据推算。所得结果与报道的理论值作了比较,对于较小的慢化球探测器,理论值存在较大的误差,例如对直径为7.6厘米的慢化球探测器,在10电子伏处,理论值(M.P.Dhairyawan et al.,1980;R.E.Maerker et al,1971)为实验内插值的2倍。     

核反应堆内中子能谱测量技术

随着我国核能产业的迅速发展,各种类型的核反应堆设施相继研发和投入使用,掌握堆内的中子能谱信息对其性能诊断和安全运行具有重要的意义。本文针对裂变和聚变两种类型反应堆的特点,详细阐述了适用的中子能谱测量方法以及研发的中子谱仪,为未来相关研究工作提供参考。     

核动力堆安全壳内外中子能谱和剂量测量

利用自制的多球谱仪测量了某核动力反应堆安全壳内外的中子能谱和剂量当量率。对安全壳外测量，中心探测器为球形^3He正比计数管；对安全壳内测量，中心探测器为球形金箔。系统的响应函数用MCNP程序计算，解谱程序为MIEKEB。为验证系统响应函数计算的准确性，进行了一些实验测量，并与理论计算结果进行了比较。结果表明，测量结果与计算结果在不确定度范围内相吻合。     

含氢介质内中子能谱测量

建立了直径34 cm的含氢慢化球和含氢慢化球与φ24 cm×30 cm聚乙烯圆柱组合的2种基准装置,加速器的d-T中子入射到含氢慢化介质,用φ18 mm×20 mm的茋晶体闪烁探测器测量了2种实验装置内不同位置的1 MeV以上的中子能谱,并处理成不同能量阈值的中子数.在0.95置信水平下,本测量方法的不确定度为4.8%.     

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。     

用最小二乘法求解中子谱

本文介绍用最小二乘法求解中子谱的原理及方法。给出了所解得的~(252)Cf 源的中子谱、~(252)Cf 源经10厘米聚乙烯慢化后的中子谱和游泳池式反应堆热柱孔道外的超热中子谱。为了比较,还给出了用 Sand-Ⅱ迭代法解得的结果,两者符合很好。