不同体积聚乙烯样品泄漏中子飞行时间谱测量与模拟研究

采用T(d,n)~4 He脉冲中子源和中子飞行时间法测量了3种不同尺寸聚乙烯样品在60°方向的泄漏中子飞行时间谱。通过3种模拟模型(点探测器简化模型、点探测器复杂模型和环探测器复杂模型),应用MCNP程序分别模拟得到了泄漏中子飞行时间谱,并与实验数据进行比较。结果显示:对于小体积样品(?13cm×6cm),3种模型的模拟数据和实验结果在n-p散射峰符合均很好;对于大体积样品(30cm×30cm×6cm,40cm×40cm×6cm),采用环探测器复杂模型的计算结果更加接近实验值。该研究工作为将来开展大体积样品基准检验奠定了基础。     

准直D-T中子束穿过大块板状聚乙烯样品积分实验

本文介绍了中国原子能科学研究院建立的准直中子束积分实验装置。该装置利用T(d,n)⁴He反应产生14.8 MeV脉冲中子束,经1.1 m厚重水泥屏蔽墙上的准直孔道后与样品作用,用飞行时间法测量样品不同方向的泄漏中子谱。首次测量了样品厚度分别为4.5、9、18和27 cm的大块板状聚乙烯样品在30°和50°方向的泄漏中子谱;考虑靶结构、源中子能谱和角分布、脉冲束宽度及探测器效率,利用MCNP程序模拟计算了相同实验条件下的泄漏中子飞行时间谱。实验结果与模拟结果符合较好。     

镓样品泄漏中子谱的测量与分析

基于中国原子能科学研究院的中子学积分实验装置,利用BC501A液体闪烁体探测器,结合飞行时间法（TOF）测量了镓样品的泄漏中子谱。采用MCNP 4C程序进行了模拟并与实验泄漏中子谱进行了比较,对ENDF/B-Ⅶ.1、JEFF-3.2、TENDL-2015数据库中镓核中子评价数据进行了宏观基准检验分析,并与TALYS程序计算结果作对比。研究结果显示：在9 MeV以下能区,TENDL-2015库与实验结果符合很好;在弹性散射能区,JEFF-3.2和TENDL-2015库与实验结果符合较好;对于12 MeV左右的非弹性散射峰,JEFF-3.2库与实验结果符合较好,TALYS计算结果显示该部分主要来自镓核分离能级的贡献。     

板状Bi样品泄漏中子和γ谱实验测量与模拟计算

通过飞行时间法,测量了氘氘脉冲中子与不同厚度209Bi样品作用后61°和119°方向的泄漏中子飞行时间谱和泄漏γ能谱,样品尺寸分别为30 cm×30 cm×5 cm、30 cm×30 cm×10 cm和30 cm×30 cm×15 cm。采用BC501A液体闪烁体探测器测量0.8～3.2 MeV能区的泄漏中子飞行时间谱,钾冰晶石探测器（CLYC）测量0.2～0.8 MeV的泄漏中子飞行时间谱和泄漏γ能谱。用MCNP-4C程序对泄漏中子飞行时间谱和泄漏γ能谱进行了模拟计算,²⁰⁹Bi的评价中子核数据分别采用了CENDL-3.1库、ENDF/B-Ⅷ.0库、JENDL-4.0库以及JEFF-3.3库中的数据,模拟结果分别与实验结果进行比较分析,研究结果表明,泄漏中子谱CENDL-3.1库的模拟结果在119°方向弹性峰位置有较严重的低估现象,JENDL-4.0库在1.5 MeV附近（第二非弹能区）有一定高估,而在低能区有明显低估;泄漏γ能谱JENDL-4.0库和JEFF-3.3库的模拟结果与实验结果偏差明显,而CENDL-3.1库符合较好。     

微型中子源反应堆中子谱参数测量

以Au、Zr和Fe为活化探测器,采用裸探测器法测量中国原子能科学研究院微型中子源反应堆的中子谱参数f、α、f_F和φ_th。内辐照座的α、f和f_F分别为－0.007±0.003、20.8±0.4、5.5±0.2。该方法对φ_th的测量结果与4πβ-γ符合法的一致,相对偏差小于2%。与SLOWPOKE相比,微堆有较高的α、f_F值。与已有测量数据的比较表明,微堆中子谱在很长一个时期内是稳定的,利用微堆作为中子源的k₀法中子活化分析不需中子注量率监测器,且比较器一经照射和测量后,可用于其后较长时间内所有分析的计算标准。     

MC法模拟不同中子源激励铀材料中子和γ飞行时间谱

为探索中子源激励探测铀材料应用技术,基于Geant4平台建立了中子源激励铀材料模拟中子和γ飞行时间谱的数学模型,模拟计算了利用不同中子源激励铀材料、使用不同探测器计数的中子和γ飞行时间谱,结果与已有相应实验谱特征相符。模拟结果表明:D-D和~(252)Cf源激励得到的中子和γ飞行时间谱有明显差异;在相同激励源和测量几何条件下,使用液体闪烁体探测器和塑料闪烁体探测器记录到的中子和γ飞行时间谱基本相同。本文结果可为外中子源激励探测铀材料技术研究提供参考。     

用于CSNS反角白光中子能谱及注量率测量的快裂变室

即将建成的中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)反角白光中子束线可为核数据测量提供高注量率的脉冲白光中子束流,填补我国核数据测量用白光中子源的空白,提高我国核数据测量水平,满足核能、核技术及基础核物理研究对核数据的需求。该束线建成后,其中子能谱及注量率的精确测量将是开展其它物理实验的基础,快裂变电离室因其独特优点被选为中子能谱和注量率测量探测器。通过实验研究了快裂变电离室的粒子分辨性能、时间分辨性能;确定阴、阳极的合理间距为10 mm,据此测得电离室的时间分辨约15 ns;利用235U样品量计算的探测效率与利用伴随粒子法给出的探测效率在不确定度范围内符合,因此可以标定快裂变室的探测效率。通过这些工作,完成了满足反角白光中子束能谱及注量率测量需求的快裂变室的物理设计。     

中国散裂中子源反角白光中子束斑测量

中国散裂中子源（CSNS）反角白光中子（Back-n）束斑品质是核数据测量和其他物理实验的基础。利用像增器脉冲选通特性和飞行时间法搭建了一套具有时间分辨能力的成像系统,其空间分辨小于1 mm,初步实现了束斑轮廓、尺寸和非均匀性等特性参数的测量和定量分析。在距散裂靶约55、75 m处测得束斑FWHM分别为55、63 mm,对应峰值强度约75%处束斑直径分别为50、60 mm,且束斑边缘陡峭,呈台阶状。分析表明,束斑轮廓、尺寸和非均匀性等特性参数均与中子能量无关,在束斑中心区域80%范围内非均匀性小于10%。测量结果表明,CSNS反角白光中子源物理终端具有较好的中子束斑品质,可开展较高精度的核数据测量。     

加速器驱动的次临界系统散裂靶泄漏中子谱研究

为研究加速器驱动的次临界系统（ADS）散裂靶的散裂中子学特性,采用Geant4计算不同能量质子轰击铅铋靶产生的泄漏中子产额、能谱、轴向积分分布。模拟得到1 GeV质子对应的靶的优化尺寸及优化后泄漏中子谱,计算结果可为ADS散裂靶件和堆芯设计提供参考。     

用于AMS测量的充气磁谱飞行时间探测技术

为进一步提高AMS测量中同量异位素的鉴别能力,中国原子能科学研究院的加速器质谱小组首次提出并建立了充气磁谱飞行时间（GFM-TOF）这一新型的同量异位素鉴别方法,其原理示于图1。充气磁谱飞行时间探测器将充气磁谱法与充气飞行时间方法相结合,对同量异位素不仅从位置、能量上鉴别,而且从飞行时间上鉴别,从而实现更高的测量灵敏度。     

γ伴随飞行时间法对Am-Be中子源的局部中子能谱的测量

一、前言Am-Be中子源能谱的研究,已有不少实验室采用不同的方法进行了测量。但迄今为止,在能谱的细致结构和小于2MeV的低能部分,仍存在着差异。甚至用同一方法所测量     

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。     

多箔活化法测量铀氢锆脉冲堆辐照腔中子注量谱

用多箔活化法测定铀氢锆脉冲堆辐照腔脉冲工况下的中子注量 ,选用了 2 1种非裂变箔。其中 5种是热区的 ,5种是中能区的 ,1 1种是快区的 ,给出了箔的特性参数。通过测定各箔的活化率 ,运用迭代法中的直接偏差最小法和应用较广的SAND Ⅱ ,求解了辐照腔待测点全能区 (1 0 -4 eV～ 1 8MeV)微分和积分中子注量谱。用求解的微分中子注量计算了 0 5MeV和 1MeV以上的阈探测器的平均截面 ,研究了影响求解精度的主要因素     

单次脉冲中子源方法测量瞬发中子衰减常数

瞬发中子衰减常数α是核系统的重要标志性特征参数,该值的准确测量对于核临界安全具有重要意义。本工作采用单次脉冲中子源的方法测量了某次临界核系统的瞬发中子衰减常数,获得了几种不同次临界状态下的瞬发中子衰减常数,测量结果与²⁵²Cf随机脉冲源法测量结果一致。     

活化法测量CFBR-Ⅱ堆中子注量和中子能谱

采用活化法研究了CFBR-Ⅱ堆中子能谱、中子注量分布和辐照样品对中子场的扰动。建立了用于求解中子能谱的SAND-Ⅱ解谱程序。对实验结果的分析表明，活化法得到的中子注量率与裂变室得到的结果是一致的，辐照样品对中子能谱有一定的软化。     

利用中子共振谱实现动态系统内部的温度测量

利用中子共振谱技术可以克服光学和热电偶测温技术的限制,得到封闭系统内部的温度分布.很多金属元素都具有典型的中子共振吸收曲线,且其共振曲线随着中子-靶核的运动能量增加而展宽,而系统能量与温度成比例关系.中子共振谱测温系统通常由中子源、中子能谱探测与分析系统以及屏蔽系统等构成.由于中子对大多数材料具有很强的穿透性,中子共振谱测温技术可以在炸药爆轰、冲击波研究等动态系统的研究领域中发挥重要作用.     

贫化铀、贫化铀/氢化锂组合装置的泄漏中子能谱

建立了贫化铀和氢化锂球壳的聚变裂变混合能源堆的包层模拟装置.在PD300氘氚中子发生器直流运行模式下,用BC501A液体闪烁体探测器在0 °方向测量贫化铀和贫化铀/氢化锂球壳组合装置的DT中子轰击下的泄漏中子能谱(0.75-16 MeV),并用MCNP5程序和ENDF/B-VI数据库对装置进行模拟计算其泄漏中子能谱,两...     

D-T中子照射下含硼聚乙烯球泄漏γ能谱测量

为了更清楚地了解含硼聚乙烯的屏蔽性能,用反冲电子法测量了D T中子照射下的不同B4C含量的聚乙烯球的泄漏γ能谱,并用MCNP/4A程序和ENDF/BⅤ库数据进行模拟计算。实验测量值和计算值在误差范围内符合得较好。