基于Bonner多球的环境中子能谱和剂量率测量

使用Bonner谱仪对室内中子谱进行测量。根据Bonner多球的读数,采用最大熵法求解中子能谱,并根据注量-剂量转换系数得到中子剂量率。为验证测量结果,使用基于解析公式的模拟软件EXPACS Ver2.21进行能谱验证、使用BF3固定式环境中子监测器进行剂量率验证。经过验证分析表明基于最大熵法的Bonner测量结果与其他方法的结果基本符合,合肥地区环境中中子周围剂量当量率在2.6nSv.h-1至14.38nSv.h-1之间。     

多球谱仪测量BNCT医院中子照射器中子束能谱

用于硼中子俘获治疗（BNCT）的医院中子照射器（IHNI-Ⅰ）已由北京凯佰特技术有限公司建设完成,为获得空气中自由中子束的能谱,建立了一套改进的主动式多球谱仪,并开展了相关实验方法研究。该谱仪包含14个探测单元,中心探测器为球形³He正比计数器。为改善谱仪在超热能区的分辨率,在常规多球谱仪的基础上增加了4个包裹不同厚度硼壳的探测单元。通过MCNP程序计算谱仪的响应函数,并利用标准²⁵²Cf和²⁴¹Am-Be中子源进行了校准和验证。测量在距离照射器孔道口110 cm处进行,再采用反迭代方法将能谱修正到孔道口处,结果显示,测量的中子能谱与理论模拟结果略有差异。因而利用ROSPEC谱仪和金箔对中子能谱和PMMA体模内中子通量密度的深度曲线进行了测量,结果验证了多球谱仪测量结果的可靠性。     

中子能谱快速测量

为了实现中子能谱的快速获取,准确测量中子辐射场的剂量率,设计了一款一体化多球中子能谱仪。该系统能进行中子能谱的在线测量,实时显示中子剂量率。谱仪在Am-Be参考辐射场进行了验证,测量能谱与标准谱符合较好,转换后剂量率测量值与真值偏差<±7%。     

多球中子谱仪的周围剂量当量转换研究

以辐射场全能段中子能谱获取及周围剂量当量转换为目的,针对一套以3He正比计数器为探测器的多球中子谱仪,介绍了采用脉冲幅度分析法进行中子-γ甄别,准确测量中子计数率的方法;测量并获取了实验室本底环境中子、Am-Be中子源、氘氘中子管连续出射中子三种辐射场的中子能谱,并予以分析;基于中子能谱进行周围剂量当量转换,分析了不同能量段中子所占的剂量比重,发现快中子是主要贡献者;在比较测量中,对三种单慢化体中子剂量仪器产生的误差进行了理论分析,并给出了依靠多球中子谱仪测准中子周围剂量当量的三点建议。多球中子谱仪可以直接测算周围剂量当量,可以指导其它中子剂量仪器的标校,还可以针对具体能量段进行中子防护设计,精准有效指导外照射剂量防护工作的开展。     

同位素中子源参考辐射能谱测量及模拟中子谱分析

不同成分中子参考辐射场是对中子防护材料性能测试的基本条件。为获得较理想的测试中子防护材料的中子参考辐射场,构建基于³He正比计数管的多球中子能谱测量系统,对基于²⁴¹Am-Be和²⁵²Cf中子源的中子辐射场慢化情况进行MCNP模拟和能谱实验测量。为准确判断实验室校准参考位置的中子散射情况,基于多球中子能谱测量系统,开展了中子散射成分测量。采用ICRP推荐的注量-剂量转换系数对能谱进行了剂量率转化,与使用长计数器的测量结果进行比较,发现在校准参考位置的剂量率相对偏差≤20%。开展了聚乙烯慢化同位素中子源获得特定能谱的实验研究,进行了慢化谱的模拟计算和实验测量,两者结果符合较好。该工作为后续的中子计量测试和中子防护材料测试提供了可用的中子参考辐射场。     

基于扩展型多球中子谱仪的中子能谱测量

为了有效地测量加速器辐射场的中子能谱,论文通过FLUKA模拟的辐射场中子能谱和探测器能量响应选择出合适的扩展型多球中子谱仪、利用基于少道解谱理论的解谱程序来得到实验能谱以及积分注量统计。并通过计算与实验计数率的对比证明了该方法测量中子能谱的可行性,同时分析了实验的不足并给出了改进的建议。     

电流模式飞行时间中子能谱测量方法研究

中国散裂中子源在中子学性能调试期间需要发展快速的中子能谱测量系统,希望在一个或几个质子脉冲周期内获得中子能谱。本研究发展了一套高探测效率的电流模式飞行时间能谱测量系统,测量系统由锂玻璃探测器、NI-PXIe-5122数据采集卡、Lab VIEW数据采集控制软件、高压电源等组成。在绵阳研究堆极化中子反射谱仪中子束线上开展了电流模式飞行时间中子能谱测量系统测试,分别测量了中子能谱和中子通量。同时,利用脉冲计数模式飞行时间方法和金箔活化法分别测量了该中子束线的中子能谱和中子通量,将测得的数据与电流模式飞行时间中子能谱测量系统测量结果进行对比,验证了电流模式飞行时间方法测量中子能谱和中子通量的可靠性。     

T(d,n)4He强流中子发生器的中子能谱和角分布模拟计算

采用将厚靶分割成薄靶的方法对厚氚钛靶、260keV氘束流能量条件下T(d,n)⁴He反应中子源的能谱和角分布进行计算。以分割法计算得到的能谱和角分布数据为基础,建立了D-T中子源Monte-Carlo模拟抽样模型,在考虑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程序对兰州大学3×10¹²s^-1强流中子发生器260keV氘束流能量下的中子能谱和角分布进行了模拟,给出了模拟结果。为检验模拟结果的可靠性,与实验测量能谱进行了比较,Monte-Carlo模拟谱和实验测量谱基本符合。     

~3He多球中子谱仪响应函数的理论模拟

多球中子谱仪因其函数简单、测量能量范围广、各向同性、高灵敏度等优点在核设施的中子能谱测量中有十分广泛的应用。本文回顾了多球谱仪的发展,并分析了多球中子谱仪响应函数模拟原理,采用蒙特卡罗程序MCNP计算了文献给出的多球中子谱仪响应函数,其结果与Vega-Carrillo等的计算结果非常吻合。结合有关文献和实际需求,对自主设计的多球中子谱仪讨论了不同反应通道和采用S(α,β)散射处理的响应结果。该结果可为多球中子谱仪测量中子能谱提供理论基础。     

基于金活化片的单球谱仪研制及能谱测量

中国先进研究堆(CARR)H-8水平孔道是提供中子的实验孔道,可以提供稳定的辐射场,对于不同的中子实验,其所需的中子能谱谱形不同,准确测量中子能谱具有重要意义。为测量H-8水平孔道中子能谱,研制一种以金活化片为热中子探测器的被动式单球中子能谱仪,使用MCNP程序对10^-11～15 MeV能区的中子能量响应进行计算,并分析能量响应的合理性。在CARR堆导管大厅对单球谱仪进行测试实验,使用高纯锗探测器测量各金活化片活度,使用UGA(unfolding based on genetic algorithm)解谱程序对实验数据进行解谱计算。结果表明,导管大厅出射中子能量在10^-9～10^-6 MeV范围内,单球中子谱仪可以较为精确的给出中子能谱数据,适用于CARR堆H-8水平孔道中子能谱测量研究。     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。     

Problem of the iodine method of purification of zirconium

A method is proposed for the determination of the equilibrium constantsk and k' for the reactions Zr+2I₂–ZrI₄=0 and 2I–I₂=0, which is based on the measurement of the amount of iodine or zirconium liberated in the decomposition of zirconium tetraiodide on a heated surface in the process of establishing equilibrium. The decomposition of the tetraiodide was carried out at 900–1600C on a tungsten filament. The temperature distribution between filament and vessel walls was neglected.The dependence of the sum of atomic and molecular iodine pressures on zirconium tetraiodide pressure was determined at 1430C, and on temperature for 50 mm Hg. The values of kk'² 35 (mm Hg)³ at 1430C and k0.07 mm Hg at 400C, found from the results, differ substantially from known thermodynamic data, but give good agreement between the authors' formula [1] and experimental results on the iodide process of zirconium purification.