基于衰变链计算的裂变产物缓发γ能谱分析

在军控核查技术中,缓发γ能谱是核材料的“指纹”。为计算和分析铀裂变产物的缓发γ能谱,本文将各种类型的衰变链简化为基态线性链和激发态线性链,推导了零时前后各级核素数目的变化公式,建构了计算缓发γ射线能谱的C语言程序代码,并通过实验对理论推导进行了验证。通过分析几种核素的缓发γ射线计数发现,计算结果与实验数据吻合较好。     

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。     

MC法模拟核部件自发裂变中子活化瞬发γ能谱

在分析中子活化瞬发γ产生机理及瞬发γ射线强度计算方法基础上,提出了应用MCNP程序计算模拟核部件自发裂变中子活化放出瞬发γ能谱的直接模拟与分步模拟方法,对两种方法的计算结果及特点进行了比较分析。计算了模拟核部件核材料自发衰变产生的γ能谱,并与瞬发γ能谱进行了比较分析。本文结果可为核部件认证技术研究提供参考。     

裂变缓发γ射线能谱的蒙特卡罗模拟

采用递次衰变路径搜索和遍历的递归算法编制一程序,该程序可用于计算裂变核素在中子辐照时和辐照后任意1种或1组裂变产物在任意时刻的放射性活度、γ能谱及其随时间的变化。计算了²³⁹Pu在池式堆快中子照射下的裂变缓发γ能谱。用MCNP软件模拟了高纯锗探头对裂变缓发γ射线的能谱响应。模拟结果可用于指导核材料裂变产额测量等研究工作。     

利用缓发中子法测量235U裂变数的实验研究

缓发中子伴随核裂变产生,通过对它的测量估算核裂变数是一需实验检验的新方法。在中国原子能科学研究院微堆辐照²³⁵U样品,采用³He正比计数器测量缓发中子,并通过缓发中子数反推得到铀样品的总裂变数。利用高纯锗γ谱仪测量被辐照样品发射的缓发γ射线,通过缓发γ射线数得到样品总裂变数。对两种测量方法得到的结果进行了对比和分析,结果表明,用缓发中子法和缓发γ法对同一样品测量的结果一致,缓发中子法可作为一种辅助诊断方法。     

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。     

利用高能缓发γ射线测定裂变数

利用裂变产额法得到短时间辐照²³⁵U样品的裂变总数,通过大体积NaI探测器测量3 MeV以上高能缓发γ射线总计数随时间的变化,从而得到一次裂变3 MeV以上高能缓发γ射线总发射率随时间的变化规律,并给出脉冲辐照下高能缓发γ射线的发射率。通过高能缓发γ射线测量了两块²³⁵U样品的裂变数,其相对不确定度小于4%。     

基于能谱重建技术的全身计数器γ能谱分析

为提高全身计数器γ能谱分析精度,开展了基于能谱重建技术的γ能谱分析方法研究。首先建立方法的原理框架;然后进行应用实验,使用一台立式NaI型全身计数器测量含放射性的BOMAB人体模型,并通过建模和蒙特卡罗模拟计算测量矩阵;最后使用boosted-Gold算法求解出射能谱,并将结果与Genie 2000软件进行比较。结果显示,boosted-Gold算法在参数p取1～10时能准确重建出理论的核素出射能谱,实现对所有核素的准确识别,且每种核素的活度计算误差均小于10%,这一结果显著优于Genie 2000软件。     

气-固分离前后裂变产物样品的γ能谱模拟

针对裂变产物气-固分离前后样品测量的预先评估需求,建立了相应的γ能谱模拟方法。采用修改独立产额数据库的方法实现了气-固分离前后裂变产物的活度计算,根据HPGe探测器测量γ能谱的原理推导了γ能峰面积计算公式,进而结合蒙特卡罗模拟软件和Power Builder10.0编程工具编制了模拟程序。利用该程序分别模拟了裂变产物无损测量和气体裂变产物测量能谱,结果与实测能谱基本相符。     

核探测中的车载γ能谱技术

车载γ能谱是核探测方法之一,应用于放射性矿产资源探测、核辐射环境和核应急领域。通过标准模型采用矩阵法或剥谱法计算车载γ能谱所确定的核素含量。通过铀变异系数,活化铀和差量铀,铀的富集系数,铀、钍、钾的GRB合成成像,铀成矿有利指数U₁,全谱分解分形,综合预测等方法的应用研究,表明车载γ能谱技术在铀资源勘查中的显著效果,同时为核辐射环境探测提供方法基础。     

线极化γ射线康普顿散射的蒙特卡罗模拟

本文利用蒙特卡罗程序Geant4模拟了不同能量、不同线极化度γ射线的康普顿散射过程,通过记录散射γ射线方位角上计数的不对称性模拟计算了入射γ射线的极化度。比较了模拟计算的极化度与原入射射线的极化度,发现两者符合很好。结果表明,利用蒙特卡罗方法能模拟极化光子与物质的相互作用,可为γ极化仪的设计提供指导。     

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。     

考虑多失效行为的核电厂可修系统可靠性数值仿真

为分析含有顺序、冗余及功能相关等多失效行为的核电厂安全系统的可靠性,提出了基于动态故障树模型的可靠性数值仿真方法。通过对部件多失效行为的随机模拟及动态逻辑门成功准则的判定,实现了对含有多失效行为的核电厂安全系统的可靠性数值模拟。案例分析结果表明,该方法能对多失效行为的复杂系统进行可靠性分析,具有较强的适应性。