热中子测小样品水分

用插入型中子水分计不能测量小样品和低水分。雷诺兹曾提到用中子透射和散射法可测含氢量。塞缪尔用快中子减速透射法测食品水分,但要用较强的中子源(10~8n/s),考虑到水的热中子截面大,所以我们研究了用热中子测小样品水分的方法。     

适用于脉冲中子-中子测井仪的采集电路设计

脉冲中子-中子测井仪采用加速器中子源向地层发射能量为14MeV的中子,经过非弹性散射、弹性散射和俘获散射等相互作用过程,生成了可供测量的热中子。本文介绍了该仪器的基本测量原理、工作方式,以及采集电路设计。实验结果表明,该仪器的工作方式及采集电路设计是合理的。     

锂玻璃探测器辐射特性的试验研究

锂玻璃中子探测器具有中子探测效率高的特点,尤其在高热中子注量率条件下,能够迅速得到中子通量数据,为脉冲堆等热中子辐射场的中子通量快速测量提供了一种可行的手段。本文用锂玻璃探测器样机对252Cf中子源进行测试,获得了输出的中子脉冲信号,并计算得出对应的中子脉冲信号的平均电荷量。分析结果表明,锂玻璃探头厚度对中子脉冲平均电荷量有影响,且脉冲平均电荷量及光电倍增管(PMT)增益随电压的变化而变化的趋势基本一致,PMT在较高的工作电压条件下测量得到的中子脉冲平均电荷量更为精确,可信度更高。     

利用脉冲中子源技术測定水的扩散参数

本文介紹在迴旋加速器上利用Li~7(p,n)Be~7反应作为脉冲中子源,对水的热中子扩散参数所进行的初步測量結果。文中对脉冲中子技术的一些实驗条件对衰減常数測量的影响进行了检驗,发現盛水的容器壁(鋁材料)的影响是不能忽略的,而中子飞行时間的影响是很微小的。对水測得的热中子扩散参数值与前人的結果符合得較好。     

分析含氢材料的中子散射法

国立布鲁克海文实验室的放射化学家研究出了一种在不破坏样品的情况下分析含氢材料的中子散射法。此法在分析时只需几毫升样品,并且比目前采用的方法要灵敏得多。此外,只要有中子源、范德格喇夫静电加速器、核反应堆或其它中子发生器的任何实验室都可以采用这个方法。在上述方法中,利用了氢有大的热中子散射截面这一点。这个方法能够测量作为中子总散射(样     

双液闪法测量微秒脉冲中子源参数技术研究

微秒脉冲中子源相对于纳秒脉冲中子源有相对高的脉冲中子产额,微秒脉冲中子源在核物理实验研究中有着较为广泛的应用,因此其脉冲参数的准确测量对于其有效应用有着重要意义.论文采用双液闪法测量了微秒脉冲中子参数,液闪探测器使用了直径5.08 cm的等高圆柱形的BC -501A探测器,测量得到了脉冲底宽分别为40、50和200μs的微秒脉冲的脉冲宽度、脉冲周期、脉冲中子产额等实验数据,该实验技术可供相关实验人员参考.     

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。     

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。     

基于可移动紧凑加速器D-T中子源的热中子层析实验研究

中子照相是十分重要的无损检测方法之一,尤其是针对含氢材料、同位素等的无损检测,中子照相技术具有其他射线成像不可比拟的优势。中国工程物理研究院核物理与化学研究所基于紧凑型D-T中子源,研发了可移动中子成像检测仪,成功实现了热中子照相和快中子照相实验检测。为确定基于该装置开展热中子层析检测的可行性,本文进行了数值模拟计算,利用该仪器开展了针对轻重材料模拟件的热中子层析成像实验,利用采集的181幅投影图像,在图像信噪较低和采集幅数较少条件下,成功重建了铝和聚乙烯材料包裹下的0.2 mm直径的钆丝。     

飞行时间效应对含氢系统瞬发中子衰减常数测量的影响

为实验获取含氢介质核系统的瞬发中子衰减常数,对中子飞行时间效应的影响进行了数值计算,并设计实验来验证分析结论。结果表明,当中子的飞行时间效应显著时,测量结果的准确性将受到影响;对热中子灵敏的6Li玻璃探测器,通过减小探测距离和屏蔽低能中子可降低中子飞行时间效应的影响。     

石墨的热中子扩散长度测量

本文利用恒定中子源法测量了一批高纯石墨的热中子扩散长度,所测石墨的密度为(1.653±0.005)克/厘米~3,温度为(29±1)℃,实验得到扩散长度为54.07±0.59厘米;换算到标准条件(密度1.60克/厘米~3,温度20℃),扩散长度为56.24±0.62厘米。用脉冲中子源法测得的石墨热中子扩散系数D_0为(2.160±0.026)×10~5厘米~2/秒,则从扩散长度计算得到石墨的热中子吸收截面σ_α为3.98±0.10毫靶。     

可控中子源密度测井仪的密度响应特性与算法研究

在可控中子源密度测井中,脉冲中子源的中子产额存在波动,采用探测器绝对计数的密度算法受地层环境、测量条件的影响较大,因此会导致密度算法的精度较差。为提高密度测量的稳定性和精确性,本文针对可控中子源一体化测井仪的研发需要,建立了适合所研发仪器的密度算法:首先,结合蒙特卡罗数值模拟软件MCNP对新型一体化测井仪及地层进行了建模;然后,利用所建模型,模拟了在不同岩性、孔隙度条件下可控中子源发射的快中子与地层物质的相互作用过程,并通过记录γ探测器的近、远非弹性散射γ计数和俘获γ计数,中子探测器的近热中子及近超热中子计数信息,获得了一体化测井仪探测器计数与地层密度之间的响应关系,并对影响密度算法的主要因素进行了分析;最后,在密度响应特性分析的基础上,提出了使用近超热中子与近热中子计数比、近远非弹γ计数比来提高稳定性和精确性的可控中子源密度测井新算法。采用新密度算法对所建模型进行计算,结果表明,砂岩、灰岩、白云岩3种岩性下计算的密度与真密度非常接近,其相对误差小于6%。与哈里伯顿和斯伦贝谢算法的计算结果相比,本文方法显示了更好的效果:公式参数少、没有探测器的绝对计数、精确度高。     

瞬发裂变中子铀矿测井中超热中子探测器的优化研究

瞬发裂变中子铀矿测井是利用脉冲中子源和超热中子探测器,记录热中子和235U发生裂变反应产生的瞬发超热中子,得到地层含铀量信息的测井方法。为提高仪器中超热中子探测器的探测效率,利用蒙特卡罗数值计算程序MCNP5对中子铀矿测井仪的探测器进行了优化计算研究,得到最优的中子慢化体和中子探测器尺寸组合,并将计算结果用于仪器的改进,取得了满意的实验结果。     

铍水堆脉冲中子源传递函数与空间效应测量

本文叙述了在铍水栅格上的脉冲中子法在线测量实验,给出了脉冲中子源传递函数,得到了空间相关瞬发中子衰减常数并对结果作了讨论。     

强流D-T中子发生器n-γ辐射场的MC模拟研究

根据D-T中子源260 keV氘束流能量下的中子能谱和角分布数据,建立了D-T中子源模型,在中子发生器各元件材料及实验大厅墙壁对快中子的慢化、散射和吸收的条件下,采用MCNP模拟程序对强流中子发生器n-γ辐射场进行了模拟研究,得到了中子能谱、中子和γ角分布、n-γ比等重要参数.模拟结果与有关文献实验数据的基本吻合,验证了所建立的MCNP模拟模型的可靠合理.     

集体离子加速中子源研制方案

介绍了电子加速器进行集体离子加速在真空型漂移管中获得脉冲中子源的理论、实验,列出了国内外一些实验室的现况和进展。根据要求,提出了获得中子源方案的主要器件:Marx发生器、水介质传输线、低阻抗二极管以及漂移管,并给出了获得10~9中子/脉冲的中子源的主要参数。     

热中子透射成像转换屏物理设计研究

中子像转换屏是热中子透射成像技术的关键部件，中子像转换屏的参数严重影响空间分辨率和热中子-光子转化效率两方面的特性。采用Geant4程序模拟热中子透射成像的物理过程及透射光子二维图像，建立了基于LiF(ZnS)和LiF(GOS)像转化屏的热中子透射成像模拟模型和Siemens star像指示器模型，利用线扩散函数（Line Spread Function,LSF）计算空间位置分辨率，获得热中子像转化屏厚度与空间位置分辨率、中子-光子转换效率的关系。基于兰州大学紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统参数，推荐选取LiF(GOS)像转化屏的厚度为40μm,LiF(ZnS)像转化屏厚度应选取80μm，热中子透射成像空间分辨率分别可达到45μm和63μm，为基于紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统的研发奠定了技术基础。此外，本工作得到的LiF(GOS)、LiF(ZnS)像转化屏优化参数同样适用于其他热中子成像装置，可为热中子透射成像系统的搭建提供了技术参考。     

基于白光中子源的核石墨硼当量测量

核材料中热中子吸收截面高的杂质会引起堆芯反应性的变化,一般用硼当量表示这些杂质对热中子的吸收,硼当量是衡量核材料纯度的重要指标之一。热中子宏观吸收截面法是硼当量测量的方法之一,测量时采用同位素中子源则精度低,而白光中子源产生的中子强度高、方向性好,且可慢化为热谱,能有效提高硼当量测量精度。本文基于15 MeV电子加速器驱动的白光中子源开展核石墨硼当量测量的研究,利用蒙特卡罗模拟并优化实验方案,对实验数据进行检验与修正,建立核石墨硼当量测量定量分析方法。该方法能快速、准确检测核材料的硼当量,对反应堆的物理设计、安全性评估等具有重要意义。     

可控中子源密度测井仪的密度响应特性与算法研究

在可控中子源密度测井中,脉冲中子源的中子产额存在波动,采用探测器绝对计数的密度算法受地层环境、测量条件的影响较大,因此会导致密度算法的精度较差。为提高密度测量的稳定性和精确性,本文针对可控中子源一体化测井仪的研发需要,建立了适合所研发仪器的密度算法：首先,结合蒙特卡罗数值模拟软件MCNP对新型一体化测井仪及地层进行了建模;然后,利用所建模型,模拟了在不同岩性、孔隙度条件下可控中子源发射的快中子与地层物质的相互作用过程,并通过记录γ探测器的近、远非弹性散射γ计数和俘获γ计数,中子探测器的近热中子及近超热中子计数信息,获得了一体化测井仪探测器计数与地层密度之间的响应关系,并对影响密度算法的主要因素进行了分析;最后,在密度响应特性分析的基础上,提出了使用近超热中子与近热中子计数比、近远非弹γ计数比来提高稳定性和精确性的可控中子源密度测井新算法。采用新密度算法对所建模型进行计算,结果表明,砂岩、灰岩、白云岩3种岩性下计算的密度与真密度非常接近,其相对误差小于6%。与哈里伯顿和斯伦贝谢算法的计算结果相比,本文方法显示了更好的效果：公式参数少、没有探测器的绝对计数、精确度高。     

蒙特卡罗方法在脉冲中子测井中的应用

利用蒙特卡罗中子-粒子输运程序(MCNP)分别模拟了不同脉冲宽度的脉冲中子源产生的中子与地层作用过程中,各种能量的中子和热中子的时间谱;利用不同孔隙度、矿化度、含水饱和度等条件下的热中子时间谱,分析得出储层的宏观俘获截面和孔隙度、矿化度以及饱和度的线性关系,为PNN(脉冲中子-中子)测井方法的理论研究提供了依据.