基于波形采样的PPAC数据处理

数字化波形采样技术在实验核物理中得到了广泛的应用,选取合适的采样频率非常重要。本文使用脉冲幅度甄别定时方法和恒比定时方法对采样频率为100 MHz～5 GHz的平行板雪崩计数器(PPAC)信号进行了模拟分析,采样频率为250～500 MHz时,使用脉冲幅度甄别定时方法可得到比较精确的位置信息,与传统获取系统定位的位置分辨的差别Sigma小于0.15 mm,采样频率低于100 MHz时信号定位误差较大。使用高速采样数字化仪可对信号幅度小于20 mV的信号进行定时分析,与传统的PPAC获取系统相比,探测效率提升了4.3%。     

快定时平行板雪崩计数器

本文介绍了近几年发展起来的一种新型定时探测器——平行板雪崩计数器的特点及制作工艺。我们研制的一台灵敏面积为30×40mm~2、极间距为2.1mm的快定时平行板雪崩计数器,当工作气体为26Torr异丁烷,工作电压为1200V时得到570ps的时间分辨率。     

中能核反应的余核测量与分布性质

报道了30Me/Vu^40Ar ^112,124Sn反应中余核的测量方法和结果。对反应中的余核、裂变碎片以及类弹粒子在平行板雪崩计数器的不同响应以及各自的几何探测效率进行了Monte-Carlo模拟。利用平行板雪崩计数器,通过TOF-△E的关联成功地鉴别了余核,并得到了反应的线性动量分布,余核的分布与模拟计算的结果基本一致。     

快时间分辨平行板雪崩计数器性能测试

用²⁴¹Amα源对裂变多参数实验中使用的平行板雪崩计数器(PPAC)进行了各探测单元时间分辨和位置分辨的系统测试。PPAC的工作气体为异丁烷,流气气压为600Pa,阴极工作电压为-600V。使用飞行时间法测得探测单元的时间分辨好于400ps,使用延迟线法得出位置分辨为6mm。结果表明,PPAC的性能满足实验需求。     

17F+p共振态弹性散射实验中PPAC性能测试

在兰州放射性次级束流线（RIBLL）上进行的¹⁷F+p共振态弹性散射实验中,用到的位置灵敏平行板雪崩探测器（PPAC）使用延迟线读出法,使得PPAC有着很干净的本底噪声和较好的信噪比。对实验所用的PPAC进行了性能测试,经分析,位置分辨好于1mm、时间分辨为0.29ns、探测效率为97%以上,达到了实验要求。     

一种高性能双维位置灵敏平行板雪崩探测器

本文描述了为兰州放射性离子束流线（RIBLL）研制的一种高性能平行板雪崩计数器（PPAC）。它由中心阳极和X、Y位置阴极构成,阳极间距3mm。阳极为1.5mm厚Mylar膜,双面镀金。阴极为φ25μm镀金钨丝,丝距1mm,位置读出采用电荷分除法。工作气体异丁烷。当工作气压为700Pa,阳极电压为500V时,对3组分α粒子位置分辨0.76mm(FWHM),探测效率约99.1％。     

基于CPLD的高速单道脉冲幅度分析器的研制

设计了一种基于CPLD的高速单道脉冲幅度分析器,它采用VHDL硬件描述语言进行设计,包括数字甄别模块、控制模块、计数模块和外部通信模块。外部单片机可以通过串行方式对测量最小时基、测量时间等参数进行配置并读出测量结果。系统使用MAX II系列的EPM240T100C5作为硬件平台,试验表明CPLD在50 MHz工作频率下,双脉冲分辨时间最小可达到0.05μs。系统具有成本低,可靠性高,扩展性强等特点。     

基于交叉采样技术的多道脉冲幅度分析仪设计

为提高核脉冲信号幅度分析精度,本文设计的多道脉冲幅度分析仪采用多片AD7626交叉采样方式提高系统的实时采样率,弥补单片ADC芯片低采样率的不足;使用时钟分配芯片AD9522为时间交叉采样提供精确的转换时钟;FPGA上构建SOPC系统和各功能模块实现时间交叉采样的控制、数字信号读取重组以及脉冲幅度数字化分析处理。通过对设计的多道脉冲幅度分析仪进行谱线采集测试,结果表明其可应用于伽玛能谱测量领域。     

一个用于重离子飞行时间测量的平行板雪崩探测器

平行板雪崩探测器很早就用于核物理实验工作。但由于性能的限制,没有被广泛采用;直至七十年代中期,经过较大改进,作为一种精确的时间信号探测器,才又被用于重离子物理实验。由于平行板雪崩探测器输出信号上升时间快、工作介质厚度薄、无辐照损伤、有效面积可以做得相当大、不易受杂散电子干扰等,特别适宜作为用于重离子物理实验的透射型时间信号探测器。通常,平行板雪崩探测器由两片平行电极组成,中间为稀薄的工作气体,两电极间保持恒定的电压。被探测的带电粒子垂直于电极而穿过工作气体,产生原电离,     

用于裂变瞬发中子谱测量的平行板雪崩计数器研制及性能测试

裂变瞬发中子谱(Prompt Fission Neutron Spectrum,PFNS)是重要的核反应数据,为了测量低于源中子能量的裂变瞬发中子谱,通常是用中子探测器与平行板雪崩计数器(Parallel Plate Avalanche Counters,PPAC)进行符合测量以扣除非裂变事例的影响。针对裂变瞬发中子谱测量的需求,研制了一个由10个单元组成的PPAC。用Maxwell软件模拟了相同尺寸及工作条件下丝状电极电离室和平板电极电离室的电场分布。对该PPAC的结构及其性能测试进行了详细介绍。该PPAC工作于低气压流气模式,每个单元可以独立工作。该PPAC测试的结果为相邻两个PPAC单元之间的时间符合谱半高宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)为620 ps,PPAC与液体闪烁体探测器的时间符合谱γ峰的半高宽为880 ps。测试结果表明:该PPAC的时间响应快,达到预期指标,适合用于高事例率情况下的时间符合测量。     

基于DRS4波形数字化的高速数据采集系统设计

针对一些粒子物理实验中高采样率、多参数测量以及长距离传输等要求,设计了一套基于DRS4波形数字化的高速数据采集系统。该系统由波形数字化前端板、高速数据传输板和上位机软件组成。测试结果表明,该数据采集系统具有较高的数据传输速率和较低的误码率,采集到的数据能很好地重建和还原输入信号波形。该数据采集系统具有一定的通用性,适用于对采样率和传输距离有较高要求的粒子物理实验。     

基于抽样方法的特征值不确定度分析

核数据是反应堆物理计算的基础数据,研究其不确定度对反应堆物理计算引入的不确定度,对提高反应堆的安全性和经济性具有重要意义。本文基于抽样理论研究了反应堆物理计算不确定度分析的方法,研发了不确定度分析程序UNICORN。基于ENDF/B-Ⅶ.1评价数据库,使用NJOY程序开发了多群协方差数据库。采用UNICORN程序和多群协方差数据库对三哩岛燃料棒和基准题RB31的k∞进行了不确定度分析,得到核数据库中各分反应道截面的不确定度对k∞造成的不确定度。结果表明:238 U(n,γ)截面对三哩岛燃料棒k∞造成的不确定度最大,相对不确定度达0.4%左右;协方差数据库的不同来源会对不确定度分析结果造成一定影响。     

A Digital Waveform Analysis System with a Fast Digitizer and VXIbus System

A radiation digital waveform processing system has been studied using a fast signal digitizer on the VXIbus system. The proposed system is able to measure pulse signals at the maximum counting rate of over 160 waveforms per second. When applying to an n-γ pulse shape discrimination for an NE213 scintillation detector, more refined pulse shape discrimination can be easily accomplished by adjusting the discrimination parameter on the basis of energy of each incident radiation.     

基于高速采样ADC的多通道数据采集系统设计

对大型高海拔空气簇观测站(LHAASO)读出电子学系统中波形取样和重建进行了初步研究,提出了基于500 MHz,12bit ADC的数据采集系统的设计和测试结果.     

基于随机抽样的核脉冲信号发生器的研究

本文设计了一种基于FPGA的任意核能谱脉冲信号发生器。该脉冲信号发生器以32位随机数发生器为基础,通过对参考谱线在幅度上的抽样,使输出脉冲信号在幅度上满足参考谱线的概率密度分布函数。系统对脉冲出现的时间进行1 024区间分割,并计算得到不同分割区间内脉冲信号出现的概率及该时间间隔的平均时间,采用随机抽样使输出脉冲信号在时间上满足指数分布规律。实际测试结果表明:该信号发生器输出脉冲在计数率上满足泊松分布,在幅度上满足参考谱线的概率密度分布函数;系统噪声低于2.86mV;输出脉冲计数率可调,满足核脉冲信号的规律。     

考虑有效共振积分不确定度的抽样方法研究

在核反应堆物理计算中,核数据库中的截面是影响计算结果的重要因素,研究其不确定度对结果的影响具有重要意义。本文基于3个核评价数据库,利用NJOY程序制作了70种主要锕系核素和部分裂变产物的69群协方差数据库。开发了不确定性分析程序SUACL,该程序利用上述协方差数据库和国际原子能机构制作的69群WIMSD数据库,基于随机抽样的方法产生微扰后的多个核数据库样本;然后利用DRAGON程序对NEA/OECD基准中的PWR栅元进行了计算,计算结果表明,~(235)U和~(238)U两种核素裂变-裂变、辐射俘获-辐射俘获和弹性散射-弹性散射参数对对栅元k∞的相对不确定度与其他程序的吻合良好,验证了程序和理论方法的正确性。同时利用随机抽样方法对5个制作参数的不确定度进行了研究,发现包壳厚度的不确定性对无限增殖因数有较大影响,主要原因是其本身的相对不确定度较大。     

基于抽样方法的燃耗计算核素积存量不确定度分析

基于抽样基本原理研究了应用于燃耗计算的不确定度分析方法,并开发了燃耗计算不确定度分析程序。基于评价核数据库ENDF/B-Ⅷ.0的裂变产额标准差和衰变常量标准差计算得到了衰变常量协方差矩阵和带相关性的裂变产额协方差矩阵,并结合SCALE6.2程序包的56群反应截面协方差数据库,对Takahama-3压水堆组件基准题中SF95-4样品进行不确定度分析。计算了反应截面、衰变常量和裂变产额不确定度引起的核素积存量的不确定度。计算结果表明,反应截面的不确定度是锕系核素积存量不确定度的主要来源,裂变产额和衰变常量的不确定度对部分裂变产物的积存量会引入较大的不确定度。但考虑裂变产额相关性后,裂变产额引起的不确定度显著降低。     

基于蒙特卡罗抽样的简化核电站SBO事故的风险指引安全裕度分析

风险指引的安全裕度是近十年来核电行业提出的新的安全理念。本文研究风险指引的安全裕度的计算框架和蒙特卡罗抽样方法下的风险指引的安全裕度定量化技术,并重点研究蒙特卡罗抽样方法下的核电站全厂断电（SBO）事故下的风险指引的安全裕度定量化技术。借鉴蒙特卡罗抽样次数估算方法和基于蒙特卡罗的可靠度计算方法,根据蒙特卡罗抽样方法下的风险指引的安全裕度的不确定度计算方法以及蒙特卡罗抽样次数的估算流程,计算得出在绝对误差小于001或相对误差小于5%时,两种不同误差方法选择时SBO事故的风险指引的安全裕度计算的抽样次数,并分别完成两个抽样次数下核燃料包壳失效概率均值和标准差定量化计算。计算结果表明,不同的抽样方法、不同的正态分布对核燃料包壳失效概率均值和标准差均有显著影响。     

基于统计抽样的敏感性系数计算方法

分析核系统的不确定性和敏感性,对于减小核设计的设计余量、提高核系统的经济性具有重要意义。基于统计抽样的不确定度分析方法,由于算法简单、可考虑高阶效应且对响应量没有特殊要求等,越来越受到重视。但之前认为基于统计抽样法很难进行敏感性系数分析,其原因主要是响应量的变化是由多变量同时变化引起,很难把单独一个变量的变化导致的响应量的变化确定出来。本文首先推导了利用统计抽样法进行敏感性系数分析的理论公式,然后利用裸堆双群近似的临界公式和复杂的压水堆单栅元问题进行了验证,验证了统计抽样法的可行性。针对实际问题协方差矩阵求逆困难的问题,本文提出了两种替代解决方法,即采用简化协方差矩阵或统一微扰量的方法,利用²³⁵U裂变截面对上述方法进行了验证分析,证明了方法的可行性和正确性;同时分析了不同敏感性系数对不确定度计算的影响。