裂变电离室中子探测效率与灵敏度计算

正基本上裂变中子的能量在1MeV左右,在工作的裂变电离室周围,会有大量的慢化、屏蔽材料和设备,故假设电离室中的入射中子能量为0.025eV(热中子)。中子发生裂变后,出射的两个裂变碎片朝相反方向运动(一般不考虑三裂变情况),于是进入电离室内的粒子为重核裂变碎片或轻核裂变碎片,这里先考虑重核碎片。假设裂变电离室置于均匀中子场中,中子垂直入射到电极,中子与平板电离室镀层的相互作用如图1所示。     

“核-光转换”中子探测器铀靶厚度的理论研究

“核-光转换”(简称NOC)中子探测器是以惰性气体为介质将裂变碎片能量转换为光辐射的裂变室.论文根据探测器的特点和工作原理,对探测器中所使用的平板铀靶厚度进行了数值和M.C模拟计算,分别给出了最优化的铀靶厚度,并计算了裂变碎片在气体中能量沉积效率.     

加速器驱动的核能系统

【世界核协会网站2009年3月报道】传统核电机组是通过铀-235和钚-239的可控链式裂变反应来产生热量，然后将热量用于产生蒸汽，最终使用蒸汽来驱动汽轮发电机。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时释放中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并释放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。     

铀裂变在中子活化分析中的干扰及其修正方法

中子照射稳定核素产生的放射性核素,其中有些与铀的裂变产物中的放射性核素是相同的,例如由(n,γ)反应产生的放射性核素:~(140)La、~(141)Ce、~(143)Ce、~(147)Nd等几十种核素都可在铀的裂变链中找到。因此,如果样品中含有铀,就会干扰这些核素的测定。地质样品中的花岗岩,其平均铀含量是3～4ppm;主要类型沉积岩中铀含量也在0.1～10ppm;铀在水中含量为1.5～8μg/l;就是在正常人的血液中还含铀0.9～1.8ng/l。因此,用中子活化分析测定质量数为70～160之间的核素时,必须注意裂变产物的可能干扰。     

裂变碎片瞬发中子数随质量分布的研究

基于TALYS程序计算结果，我们研发了利用放中子前后裂变碎片的质量分布计算裂变碎片瞬发中子数随碎片质量分布的方法。裂变碎片瞬发中子数随裂变碎片质量分布的形状依赖于裂变产生的激发能如何在两个碎片中分配。这个问题一直以来没有得到很好的解决。     

热中子诱发239Pu裂变初级裂变产物质量分布测量

原子核裂变是最复杂的物理过程之一,至今仍缺乏可以统一描述裂变前和裂变后过程的理论。中子诱发239Pu裂变产额数据是重要的核数据,完整的初级裂变产物质量分布数据有助于完善裂变理论模型并提高产额评价数据的质量。本文研制了初级裂变产物鉴别谱仪（FFIS）,通过屏栅电离室和微通道板时间探测器分别测量裂变碎片的动能和飞行时间,基于动能 速度关联的方法直接获得碎片放中子后的质量分布,在BNCT医院中子照射器（IHNI 1）上开展了热中子诱发239Pu裂变初级裂变产物的质量分布测量。测量结果表明,对轻峰碎片质量分辨约为1 amu,对重峰碎片质量分辨约为15 amu。239Pu(nth,f)初级裂变产物质量分布的精确测量可为裂变产额理论计算和评价提供重要的实验数据。     

银镀层影响裂变偶响应时间的数值计算

分析了带银镀层裂变偶的传热过程,建立了数学模型,将裂变偶分成了铀球、银镀层和热偶丝3个区域,分别给出了各区域的二维传热方程和初、边值条件,用有限差分法对其进行数学离散,建立了相应的差分格式.使用C语言编制程序,计算得出银镀层引起的响应滞后时间τ=123 ns.计算结果表明:镀银不会对裂变偶探测器的响应性能带来明显影响.     

UF_6水解液中21个杂质元素的中子活化分析

UF_6为重要核材料,准确测定UF_6中痕量杂质元素对指导工艺生产,保证产品质量具有重要意义。由于铀在堆中子辐照过程中产生~(239)Np和一系列裂变产物,因此必须用前处理方法除去铀基体,使残余铀产生的~(239)Np和裂变产物不再影响铀基材料中痕量元素的中子活化分析。杂质元素含量越低,对这种分离要求就越高。 本文提出了化学组分离-中子活化分析法测定UF_6水解液中痕量元素分析流程。把UF_6水解液去F~-转化为5.5N HNO_3介质,使其两次通过80％TBP-KelF色层柱(φ7×140mm和φ3×60mm)预分离除去铀。痕     

裂变产额法刻度浸于铀溶液中SSTD的效率因子

本文建立了裂变产额法用以刻度浸于铀溶液中的固体径迹探测器记录裂变碎片的效率因子.这个方法基于测量一些裂变产物核素的强度,并应用文献中准确已知的裂变产额值计算出铀溶液中发生的裂变数。测量的裂变产物为~(91)Sr,~(92)Sr,~(99)Mo.~(13)Te,~(130)Ba。~(140)Ba 6种核素,实验测定了聚碳酸酯记录裂变碎片的效率因子K_(wet)为(8.52±0.0j)×(10~-)_cm。这个值和应用?Cf自发裂变刻度的结果很好地符合.     

“核-光转换”中子探测系统物理结构的模拟研究

"核-光转换"中子探测器是以惰性气体为介质将裂变碎片能量转换为光辐射的裂变室,拥有电离探测器所没有的优点:不需要供电电源;信号传输方式采用光导或光纤,而不是绝缘电缆;对伽马辐射极不灵敏;输出信号较大,可以避免在探测器附近使用前置放大器。根据"核-光转换"中子测量系统的特点,采用Geant4模拟了铀裂变靶厚度、惰性气体成分、腔体材料等对到达惰性气体的裂变碎片和可见光的影响,给出了NOC结构设计的最佳参数和中子能量响应。     

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。     

克量级铀中微量铕和铽的放化分离方法研究

为提高中子诱发铀裂变时低产额裂变产物¹⁵⁶Eu和¹⁶¹Tb产额测量的精度,需获得放化纯的¹⁵⁶Eu和¹⁶¹Tb样品。本工作建立了氢氧化物共沉淀法除铝、氟化钙共沉淀法除铀、TRPO萃取法提取稀土元素、阳离子交换色谱法从混合稀土元素中分离Eu和Tb的流程,可用于大量铀、铝和裂变产物中微量Eu和Tb的分离。在待分离样品中含2 g铀、0.65 g铝和裂变产物的条件下,该流程对Eu、Tb的化学回收率均大于80%,对U、²³⁹Np、⁹⁵Zr、¹⁰³Ru、¹³¹I、¹³²Te、¹⁴⁰Ba、¹⁴⁰La、¹⁴¹Ce、¹⁴⁷Nd等主要干扰物质的去污因子达到106。该方法可满足中子诱发铀裂变时¹⁵⁶Eu和¹⁶¹Tb产额精确测量的要求。     

基于MCNP的缓发裂变中子衰减时间谱模拟计算

基于核裂变反应发生与缓发裂变中子发射这两个物理过程在时间上可相互分离的思想,利用MCNP程序计算得到了含铀地层0~100s范围内的缓发裂变中子衰减时间谱。模拟计算了球体几何模型中235 U与238 U核裂变反应率空间分布;借助SOURCE子程序依次对缓发裂变中子的发射位置、发射方向、发生核裂变反应的核素、缓发裂变中子所在的群组、发射时间及其初始能量等参数进行了抽样。结果表明,计算得到的缓发裂变中子衰减时间谱的时间特征与铀核素的缓发裂变中子群参数相符合。对缓发裂变中子总计数与地层铀含量之间的关系进行了线性拟合,拟合结果的相关系数平方值大于0.998 5,该结果从理论上验证了缓发裂变中子测井铀含量线性模型的正确性。     

裂变碎片核发射中子能谱及角分布的模拟计算

采用蒙特卡罗方法研究²⁵²Cf自发二分裂变过程中裂变碎片核发射的中子能谱和中子角分布。文中给出了模拟计算的条件、步骤和模拟结果,详细分析了实际测量中²⁵²Cf自发二分裂变碎片核发射的中子能谱之间的相互干扰。该模拟分析与测量特定裂变碎片核的发射中子谱的实验研究密切配合,对相关实验具有指导性参考价值。     

裂变径迹法测定地质样品中铀钍含量及其空间分布

多年来,已用α径迹法测定岩石和矿物中铀含量及空间分布,但这种方法的主要缺点是:即使铀含量在几百至几千ppm,也需用较长的照射时间,而且所得α径迹中很难区分哪些是属于钍系衰变系列的,因此,如果不知道样品的Th/U比值,就较难独立测定铀钍含量。对于低含量的样品,α径迹法就无法使用。其他的分析方法,如化学分析、中子活化分析、x光荧光分析、光谱法等虽能测定样品中的铀、钍含量,但不能测定铀、钍在样品中的空间分布。 1959年E.C.H.Silk等人用电子显微镜看到裂变物质的碎片在云母中所形成的约50埃长的辐射损伤痕迹,即径迹。1962年,P.B.Price等人把带有裂变碎片辐射损伤径迹的云母放入氢氟酸中蚀刻后,使这些辐射损伤径迹扩大,用普通光学显微镜可以观察。对其他岩石和矿物中的裂变碎片辐射损     

~(235)U热(慢)中子裂变碎片在水中的射程

根据厚靶原理,用各种浓度的氯化铀酰水溶液作为厚靶,用已确定表面积的铂片作为吸收体浸没于铀溶液中,测定热(慢)中子引发~(235)U裂变碎片~(89)Sr,~(91)Y,~(140)Ba,~(141)Ce,~(144)Ce在各铀浓度的水溶液中的射程值。在含铀量为0.16％—6.2％的范围内,铀浓度对射程测定值没有明显影响。因此,可以认为当铀溶液足够稀时,裂片在铀溶液中的射程很接近于它们在水中的射程。实验得出该五种裂片在水中的射程分别为:R_(Sr-90)=2.39+0.04mgcm~(-2),R_(Y-91)=2.355±0.09mgcm~(-2),R_(Ba-140)=1.92+0.07mgcm~(-2),R_(Ce-141)=1.91±0.12mgcm~(-2),R_(Ce-144)=1.84+0.10mgcm~(-2)。为了估计裂片在铂片中反散射的影响,进行了以不锈钢片作为吸收体的实验(用硝酸铀酰水溶液作为厚靶),结果表明反散射的影响不大。本工作为测定裂片在液体中的射程提供了一个较简便的方法。     

用固体核径迹探测器测量反应堆周围的快、热中子注量率分布

固体核径迹探测器体积小,不受湿热、振动、电源波动等的影响,能够长时间记录低注量率中子。我们用以测量反应堆周围的中子注量率分布。 1.原理和方法 在本测量中采用~(238)U和~(235)U为裂变材料,云母为径迹探测器。用铀电镀成的可裂料片与云母探测器紧密贴合,在中子的作用下,铀的裂变碎片射入云母,形成径     

单能中子诱发~(235)U和~(238)U裂变的产物产额

本文利用碎片质量分布5-Gauss半经验公式,计算了单能中子诱发~(235)U和~(238)U裂变放中子前碎片产额,并采用七点拟合公式和线性内插方法求得碎片发射的中子产额。然后按照Terrell给出的转换方法,把放中子前碎片的产额换算为放中子后产物的产额。具体计算了_(40)~(95)Zr、_(58)~(144)Ce、_(60)~(147)Nb三种产物产额随入射中子能量的变化关系,并与实验观测结果作了比较。     

锕系核裂变数据关键科学问题研究

<正>本项目2019年进一步完善了C_6D_6探测系统,开展了多个中子俘获截面测量实验,并完成了全吸收型氟化钡探测装置(GTAF)的升级改造。完成了低气压裂变电离室性能测试~(252)Cf自发裂变碎片质量分布试测量,并开展初级裂变产物电荷鉴别实验。初步掌握了裂变产额唯象模型计算方法,建立了唯象模型计算程序,并通过了验证,计算的中子诱发~(235)U裂变碎片质量分布的结果与JEFF-3.1评     

基于Potential-driving模型的中子诱发~(239)Pu裂变产物计算与模拟研究

当前新型核能利用系统及核数据评价的发展对快中子诱发~(239)Pu裂变核数据提出了更高的精度需求。本工作基于已提出并构建的Potential-driving模型,通过中子诱发~(239)Pu(n,f)裂变驱动势研究,计算了几个典型能量中子诱发~(239)Pu(n,f)反应发射中子前裂变碎片质量分布,并与实验数据进行了对比。结果显示:Potential-driving模型计算数据能够很好地与实验数据符合。将Potential-driving模型植入GEANT4程序,开展了快中子诱发~(239)Pu(n,f)反应相关的模拟研究,给出了14 Me V中子诱发~(239)Pu(n,f)反应的裂变碎片独立产额质量分布和电荷分布、累积产额质量分布和电荷分布、动能分布、裂变中子能谱以及~(239)Pu(n,f)反应裂变碎片平均总动能随入射中子能量的变化等数据,并与GEANT4程序原有的参数化裂变模型(G4Para Fission Model)模拟结果、ENDF/B-VII.1库评价数据以及实验数据进行了比较。结果显示:所发展的Potential-driving模型能很好地预测快中子诱发~(239)Pu(n,f)反应裂变产物数据,为快中子诱发~(239)Pu(n,f)反应裂变产物核数据的研究提供了一种更可靠的计算方法。