热中子分析探雷技术的实验研究

为验证热中子分析(Thermal neutron analysis,TNA)方法用于地雷探测的可行性,探索并掌握该方法的技术特点。采用国产新型LaBr3(Ce)快闪烁体探测器,搭建了一套基于252Cf同位素中子源的热中子分析探雷实验系统,主要包含慢热中子转化系统、屏蔽系统、探测系统三个部分。在此基础上,研究了宽能量范围特别是对高能段的精确刻度方法,提出了基于N(H)元素10.83 MeV(2.22 MeV)特征信号计数异常的地雷最小可探测时间。在黄土、粘土、沙土以及磁性土的实验雷池中对72式反坦克地雷、500 g TNT样品以及多种干扰物进行了测试。结果表明,该套探雷实验系统可实现不同背景下的地雷探测,并能有效判弃传统探雷技术易产生虚警的干扰物。     

脉冲快热中子分析探雷技术实验研究

基于微秒量级的脉冲D-T中子发生器以及溴化镧探测器,搭建了脉冲快热中子分析探雷实验系统。在典型有机土壤与无机土壤背景中开展了地雷及干扰物探测实验,通过分时测量系统,成功获取了各种目标物的快中子诱发伽马谱与热中子诱发伽马谱。通过对中子诱发伽马能谱中12C、16O、1H、14N四种核素相应特征峰的分析,得到了目标物中各核素的相对含量信息,在不同土壤背景下均能有效实现地雷样品和常见干扰物的分辨。     

热中子检测爆炸物的源中子慢化体的初步设计

正热中子活化分析检测爆炸物方法(TNA)利用热中子与爆炸物富含的元素(如H、N)进行(n,γ)反应后,会发射出具有特征能量的γ射线(2.223 MeV,10.835 MeV),通过对γ射线进行探测和能谱分析可确定反应元素的含量,实现爆炸物的检测。本研究在D-D中子源的基础上,初步设计了慢化体结构,使得在相同的中子源强下获得较高的热中子通量,从而提高探测效率。利用MCNP程序模拟计算了简化结构(图1)的不     

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。     

D-T中子发生器慢化体结构的蒙特卡罗方法研究

本文介绍了利用MCNP／4C程序对聚乙烯和重金属结合慢化14MeV中子的慢化体结构进行模拟计算和分析。计算结果显示：三种重金属中铅对增加慢化体热中子注量率最好,铋次之,铁最差。模拟确定了空心圆柱慢化体的壁厚为14cm。模拟结果证实了在源附近加5cm厚度的铅层,慢化体中引出孔热中子注量率最大,与全聚乙烯结构相比,可以把热化比降低三分之一左右,为实验确定慢化体结构提供了可靠的科学依据。     

涂硼正比计数管慢化体对中子探测效率影响研究

涂硼正比计数管是一种常用的反应堆源量程探测器,对热中子测量有很高的探测效率,对于快中子反应堆则需要增加合适的慢化体,提高中子探测效率。本文利用蒙特卡罗程序MCNP,模拟计算涂硼正比计数管在不同慢化体厚度的情况下,对各能量单能中子的相对探测效率和绝对探测效率,得到在不同慢化体厚度下,计数管的相对探测效率和绝对探测效率与中子能量的关系。最后针对快中子反应堆的典型中子能谱,模拟计算涂硼正比计数管在不同的慢化体设计时的探测效率,得出了一种优化的慢化体设计方案,对快中子反应堆核测量系统设计具有一定指导意义。     

利用脉冲快热中子法检测煤的低位热值

利用煤质快速分析系统对煤的低位热值进行分析,以指导生产.煤质快速分析系统是基于脉冲快热中子活化分析技术(PFTNA),主要由脉冲中子发生器和BGO(锗酸铋)探头构成,数据处理采用多元回归分析方法,较好地解决了元素间的干扰问题,测得煤的低位热量分析值Qnet ar与化验值的误差<0.4 MJ/kg.     

铝基碳化硼材料10B面密度测试系统设计

设计了一种铝基碳化硼材料中¹⁰B面密度的测试系统。该系统采用球形³He正比计数器作为热中子探测器,以厚度为75 cm的高纯石墨慢化镅铍中子源后的出射中子作为实验源项。为屏蔽中子和γ射线,在慢化层外包裹有厚度为5 cm的含硼聚乙烯层和2 cm厚的铅层。设计了测量用准直系统,试验时,将面积大于探测器两倍的片状样品置于准直器前,测量有无样品时的探测器计数率,两者比较可得材料的热中子透射率。建立了标准样品的¹⁰B面密度与热中子透射率关系,采用对数插值的方法,通过测量待测样品的热中子透射率计算其¹⁰B面密度。实验测试结果表明,利用该系统可快速无损地测量材料中热中子吸收元素的面密度,且测量误差和测量不确定度都在合理的范围。     

铀钚溶液设备外中子探测效率研究

中子探测技术作为一种非破坏性分析技术,是铀钚溶液系统钚含量监测的一个较好的选择.基于典型的盛放铀钚溶液的圆柱形设备和典型的热中子探测器,开展了设备外中子探测效率研究,以实现对铀钚溶液系统的钚含量监测.对探测器的位置、慢化体及屏蔽体布置、料液浓度和料液分段对探测响应计数的影响进行了研究,获得了优化的探测效率以及不同轴向段...     

超热中子束慢化材料的特性分析

用一维离散坐标程序ＡＮＩＳＮ计算了多元素的三群群截面,筛选出可用于组成超热中子束慢化材料的１１种元素;分析了上述１１种元素所构成的单质、化合物和混合物的慢化特性,从中优选出可实现超热中子束的三种慢化材料。     

蒙特卡罗方法在中子活化在线分析系统设计中的应用

选取重水、石墨、聚乙烯等6种慢化材料，利用MCNP程序对不同的慢化材料进行模拟计算分析。计算结果表明，中子活化在线分析系统的最优化慢化材料为聚乙烯。实验测定了以聚乙烯为慢化材料的中子活化分析系统的热中子注量率随源到引出孔之间的距离以及探测器处于不同位置时的分布关系，为下一步进行中子活化在线分析研究提供了依据。     

镝活化法测量低产额脉冲中子

设计一个快中子聚乙烯慢化体，用来慢化加速器的d-T和d-D中子，利用¹⁶⁴Dy(n,γ)¹⁶⁵Dy^m在热中子区极高的反应截面，得到半衰期为75s的¹⁶⁵Dy^m，使用HPGe探测器测量¹⁶⁵Dy^m放出的γ射线。由于测得的γ射线与加速器的中子产额成一定比例，故通过这种方法可测量脉冲中子源的中子产额。     

微堆超热中子活化分析在地学样品测定中的应用

微型中子源反应堆(简称微堆)是以高浓铀(235 U)作燃料的轻水欠慢化型反应堆,辐照孔道内存在有较大份额的超热中子和快中子,适合进行超热中子活化分析(ENAA)的实验研究。地质样品成分复杂,在用普通的中子活化分析时,基体元素影响了部分元素的准确测定。为降低基体成分的本底干扰、改善目标元素的测量精密度和检出限,可采用超热中子活化分析的方法。本文利用微堆上安装的屏蔽材料为镉的超热中子辐照孔道,测定了元素周期表中67种元素的约130个核素的镉比,讨论了在超热中子活化分析中某些元素的有利因子及铀裂变和(n,p)反应的干扰情况,验证了微堆ENAA方法在地质科学样品检测中的实际应用,证实利用本方法可测定地学样品中20余种元素,其检出限、精密度和准确度均得到了较明显的改善。该法是常规活化分析方法必要的、有益的补充。     

脉冲中子煤炭工业分析仪实验系统的研制

应用脉冲快热中子分析技术(PFTNA)代替煤炭行业原来使用的化学分析方法,不但节约成本,而且经过努力可以实现在线分析,是一种非常有前途的分析方法。东北师范大学辐射技术研究所应用自己的特色产品——5×10~8n/s脉冲中子发生器和上海硅酸盐研究所生产的锗酸铋(BGO)探头建立了脉冲中子煤炭工业分析仪的实验系统,已取得了一些成果,其中C、H、O、灰分的质量精度分别达到0.5％、0.4％、7.0％和5.9％。     

基于D-D中子源的硼中子俘获治疗慢化体设计

为了探讨利用D-D中子源评估硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)中子通量探测器性能的可能性,本文利用蒙特卡罗模拟程序MCNP5(Monte Carlo N Particle Transport Code, version 5)设计了基于D-D中子源的BNCT慢化体,并最终给出了一种"5 cm聚乙烯(Polyethylene,PE)+24 cm氟化钛(TiF3)+22 cm氟化镁(MgF2)"的组合作为慢化层、20 cm的镍(Ni)作为反射层以及0.03 cm的镉(Cd)作为热中子吸收层的慢化体设计方案。模拟计算结果表明:D-D中子源经设计的慢化体慢化后形成的中子场可以用于BNCT中子通量探测器性能的实验测试。     

中子慢化材料特性研究

文章采用蒙特卡罗模拟计算方法分析铝、氧化铝和氟化铝3种慢化材料在清华大学试验核反应堆束流孔道内的慢化特性。研究给出了利用慢化材料实现超热中子辐射场的一般规律，并优选出适用于在该堆建立超热中子辐射场的最佳慢化材料是Al与AlF₃质量百分数比为2∶3的Al-AlF₃混合物。     

改进型微堆初步设计研究

为扩展微型反应堆（微堆）的应用,利用MCNP4C程序对改进型微堆进行初步设计研究。在微堆堆芯水平方向一侧增加了热中子束流装置,引出1条水平热中子束流,用于瞬发中子活化分析、硼中子俘获治疗及其它中子实验。束流装置由石墨瓦、石墨慢化层、γ吸收层（铋）、束流准直器（中间为空气锥,周围为铅及含硼聚乙烯屏蔽层）等组成。几何结构示于图1。     

利用脉冲快热中子分析方法和神经网络识别爆炸物

研究利用PFTNA方法和人工神经网络来识别爆炸物的方法。该方法利用PFTNA来获取被检测样品的热中子俘获γ谱和γ快中子非弹性散射谱,然后通过已知能谱对人工神经网络进行训练后识别未知样品。利用这种方法,能够快速的对未知样品进行定性分析。     

利用裂变径迹探测器刻度缓发中子监测仪的探测效率

一、前言本文所指的缓发中子监测仪是探测燃料元件破损的仪器,探头为BF_3计数管,当燃料元件破损后,裂变产物所释放的缓发中子经慢化后成热中子,进入BF_3计数管产生~(10)B(n,α)~7Li反应。记录其脉冲,监督燃料元件的破损。     

长中子计数管探测效率的模拟

为获得较高的探测效率且在较大范围内对中子有比较平坦的能量响应曲线,用蒙特卡罗程序研究了聚乙烯慢化体结构对BF3长正比计数管的中子探测效率的影响。模拟结果表明,增大慢化体半径可增加计数管探测效率,调节计数管前端慢化体厚度可改善能量响应曲线高能部分的平坦度。另外,利用建立的模型计算了1套现有的长硼计数器对D-D(2.4MeV)及D-T(14.1MeV)中子的相对探测效率。模拟结果为探测系统对D-D中子的探测效率为对D-T中子的75％,而加速器标定的实验结果为61％。两者可认为是近似一致的,这从实验上验证了模拟模型的可靠性。