中子方法快速分析水泥生料的实验装置研究

应用中子感生瞬发γ射线分析技术(PGNAA)设计开发出一种适合水泥生料快速分析的装置—中子水泥生料多元素分析仪,它采用D—D中子发生器做中子源,用BGO探测器及多道分析器采集γ射线谱。通过不断改进实验确定了装置的各项具体参数,并在此装置上进行了水泥生料单组分元素γ射线特征峰的寻找,定出各元素的特征峰,从而可确定该元素成分和含量,实现对水泥生料的快速分析。     

利用中子感生瞬发γ射线分析水泥生料中的元素含量

利用中子感生瞬发γ射线分析法(NIPGA)分析水泥生料中的元素含量.结果表明CaO、SiO2、Fe2O3和Al2O3的分析值和化学方法的测量值比,偏差分别小于0.60%、0.40%、0.40%和0.40%.此方法不仅分析速度快(15 min检测一个样品),还能实现多元素的同时分析,是一种适应水泥工业现代化的分析方法.     

利用中子感生瞬发γ射线分析水泥生料中的元素含量

利用中子感生瞬发γ射线分析法(NIPGA)分析水泥生料中的元素含量。结果表明CaO、SiO2、Fe2O3和Al2O3的分析值和化学方法的测量值比，偏差分别小于0．60％、0．40％、0．40％和0．40％。此方法不仅分析速度快(15min检测一个样品)，还能实现多元素的同时分析，是一种适应水泥工业现代化的分析方法。     

瞬发γ射线中子活化分析及其应用

热中子与物质产生辐射俘获反应时,发出瞬发γ射线,用高分辨率锗半导体探测器测量瞬发γ能谱,进行能量和强度分析,从而达到识别元素及确定含量的目的,此即瞬发γ射线中子活化分析,简称PGNAA。由于~(252)Cf中子源和锗探测器的发展,PGNAA作为堆中子活化分析     

PGNAA方法测量元素的非线性规律研究

瞬发伽玛中子活化分析(prompt gamma neutron activation analysis,PGNAA)在线分析仪广泛应用于水泥、煤炭等工业控制领域,由于工业现场产量的变化,导致皮带上物料的厚度不恒定,当物料厚度变化时,在线分析仪的测量结果会出现偏差。为消除在线分析仪测量不同厚度物料的测量偏差,通过理论分析和蒙特卡罗模拟(MCNP)研究中子自屏蔽和伽玛自衰减影响,并寻求修正模型。根据探测器接收特征伽玛射线的计算公式进行理论分析,利用蒙特卡罗软件建立PGNAA在线分析仪装置模型,分别模拟Al_2O_3、SiO_2、CaO、Fe和水泥生料等物料随厚度变化的特征射线计数,以水泥在线分析仪为例,寻求修正模型。结果表明,特征伽玛射线强度不随物料厚度增加而线性增长,按照线性标定方法的在线分析仪测量误差增大,各元素平均相对误差大于10%;根据水泥生料各元素的特征射线计数与物料厚度之间的关系,建立适用于测量水泥生料的多项式厚度修正模型。与线性标定相比,修正后分析仪测量误差降低30%以上,可为煤质、烧结料、铝土矿等块状物料的PGNAA元素检测提供修正方法。     

PGNAA方法测量元素的非线性规律研究

瞬发伽玛中子活化分析(prompt gamma neutron activation analysis, PGNAA)在线分析仪广泛应用于水泥、煤炭等工业控制领域,由于工业现场产量的变化,导致皮带上物料的厚度不恒定,当物料厚度变化时,在线分析仪的测量结果会出现偏差。为消除在线分析仪测量不同厚度物料的测量偏差,通过理论分析和蒙特卡罗模拟(MCNP)研究中子自屏蔽和伽玛自衰减影响,并寻求修正模型。根据探测器接收特征伽玛射线的计算公式进行理论分析,利用蒙特卡罗软件建立PGNAA在线分析仪装置模型,分别模拟Al₂O₃、SiO₂、CaO、Fe和水泥生料等物料随厚度变化的特征射线计数,以水泥在线分析仪为例,寻求修正模型。结果表明,特征伽玛射线强度不随物料厚度增加而线性增长,按照线性标定方法的在线分析仪测量误差增大,各元素平均相对误差大于10%;根据水泥生料各元素的特征射线计数与物料厚度之间的关系,建立适用于测量水泥生料的多项式厚度修正模型。与线性标定相比,修正后分析仪测量误差降低30%以上,可为煤质、烧结料、铝土矿等块状物料的PGNAA元素检测提供修正方法。     

中子场及γ射线自吸收在PGNAA测量中的影响研究

在中子活化瞬发γ射线分析(PGNAA)技术测量中,被测样品内部中子场分布及γ射线自吸收对测量结果有一定影响。针对一套水溶液样品中有害元素的检测装置,通过对两种效应统一考虑并进行了理论计算,建立了一套相应的理论修正模型,并将其应用于检测装置的蒙特卡罗模拟计算结果中。结果表明,经该理论模型修正后,样品中中子场分布及γ射线自吸收对分析结果所造成的影响得到了显著改善。     

快热中子法检测煤的低位热值

介绍了利用脉冲中子发生器产生的快热中子感生的瞬发γ射线的两种反应,快中子非弹性散射(n,n'γ)反应和热中子俘获(n,γ)反应,对煤的低位热值进行分析的方法、原理和设备.γ射线探测器采用BGO探头.采用多元回归分析方法,较好地解决了元素间的干扰问题.用脉冲中子法测得的低位热量分析值与化验值的误差＜0.4MJ/kg.     

MC法模拟核部件自发裂变中子活化瞬发γ能谱

在分析中子活化瞬发γ产生机理及瞬发γ射线强度计算方法基础上,提出了应用MCNP程序计算模拟核部件自发裂变中子活化放出瞬发γ能谱的直接模拟与分步模拟方法,对两种方法的计算结果及特点进行了比较分析。计算了模拟核部件核材料自发衰变产生的γ能谱,并与瞬发γ能谱进行了比较分析。本文结果可为核部件认证技术研究提供参考。     

脉冲中子煤质快速分析仪的研制与应用

应用中子感生瞬发γ射线原理研制成功脉冲中子煤质快速分析仪.它主要由脉冲中子发生器、γ射线探测器构成,可以在15 min内同时检测出煤中碳、氢、氧、硫等元素的含量以及全水分、灰分、挥发分和低位热值等,而且检测结果都在误差允许范围之内.它可以用于原煤生产、销售以及燃烧等场合.它的测量结果既可作为经济结算的依据,又可指导混煤和配煤.该仪器应用于火电厂,已为火电厂带来巨大的经济效益和社会效益.     

瞬发γ射线中子活化分析的现状与发展

概述了瞬发γ射线中子活化分析(PGNAA)的现状与发展，重点介绍了PGNAA的基本原理，国际上已建的PGNAA装置概况、PGNAA方法学中的单比较器k0法和高能γ射线的效率刻度技术，以及PGNAA在新材料、环境样品、生物和药物以及矿物中H、B、N、Cl等轻元素分析测定方面的日益发展的应用状况。此外，还介绍了在中国原子能科学研究院重水研究堆上建立的热中子束PGNAA实验装置。     

应用MOCA程序设计煤料PGNAA实验装置

为促进国内煤料瞬发γ中子活化分析（prompt gamma neutron activation analysis, PGNAA）技术开发,本研究使用基于蒙特卡罗模拟方法的MOCA程序对煤料PGNAA技术常用中子源²⁵²Cf进行模拟建模,并对²⁵²Cf中子源在煤料和常用慢化体聚乙烯中的中子场分布进行模拟计算,得到了源距与中子通量的关系曲线。通过模拟计算的结果,结合煤料PGNAA的测量过程和实验室情况,设计了既可表征大批煤料PGNAA过程又可实现辐射防护的实验装置。使用该装置开展实验室实验,取得了具有明显特征峰的实验谱图和良好线性的灰分标定系数,表明设计的实验装置具有适宜性,可利用该装置对煤料PGNAA进行进一步实验室研究。     

Photoneutron Cross Sections for Au Revisited: Measurements with Laser Compton Scattering γ-Rays and Data Reduction by a Least-Squares Method

Photoneutron cross section measurements were made for Au in the entire energy range of the (γ,n) channel based on a direct neutron counting with quasi-monochromatic γ-rays produced in inverse Compton scattering of laser photons with relativistic electrons. The data were analyzed by a least-squares method to deduce photoneutron cross sections. The analysis significantly reduced experimental uncertainties compared with those resulting from the photon difference method. The result is compared with the previous data by direct neutron counting with γ-rays produced in positron annihilation in flight and by photoactivation with bremsstrahlung. The present data are in good agreement with the previous data near the neutron threshold, while there remain some discrepancies between the present and the previous data above 10 MeV.     

在线中子活化分析系统关键参数的蒙特卡罗模拟

针对在线瞬发γ中子活化分析（PGNAA）系统的要求,利用MCNP程序对不同慢化材料（重水、石蜡、聚乙烯等）厚度、铅屏蔽厚度、样品厚度及大小进行模拟计算分析。计算结果表明,以厚9cm的石蜡作慢化材料,厚2cm的铅作γ屏蔽层,厚7cm、半径10cm的硫、钙和水泥类样品为最优设计方案,从而为实际设计在线PGNAA系统提供了科学依据。     

用中子活化分析镀膜厚度及其探测极限研究

本工作提出用中子活化分析有基底的单层或多层镀膜厚度的方法。用Am-Be中子源对Au、Al、Cu等薄膜活化后,用HPGe探测器测量被活化薄膜放出的特征γ射线全能峰面积,并用蒙特卡罗方法模拟计算HPGe探测器对不同特征γ射线的探测效率,得到用反应堆中子源活化分析不同元素镀膜厚度的方法和探测极限。与目前广泛使用的X射线荧光方法相比,其分析灵敏度可提高几个量级。     

医院中子照射器中子束流出口处热中子注量率的测量

医院中子照射器是基于微型反应堆而设计的专门用于硼中子俘获治疗（BNCT）的核反应堆装置,其额定功率为30 kW。在堆芯相对两侧分别设有一条热中子束流和超热中子束流用于病人照射,在热中子束流内引出一条实验用热中子束流,用于瞬发γ法测量病人血硼浓度。本工作利用²³⁵U裂变靶和白云母探测片测量了热、超热和实验用热中子束流出口处的热中子绝对注量率。结果显示,在30 kW额定功率运行时,热、超热和实验用热中子束流出口处的热中子注量率分别为1.67×10⁹、2.44×10⁷和3.03×10⁶ cm^-2•s^-1。以上结果达到了BNCT设计要求,并能满足瞬发γ测量血硼浓度的要求。     

Experimental optimization of a landmine detection facility using PGNAA method

The optimum moderator geometry increases the performance of prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA) method considerably. In this work an 241Am-Be source was used in the moderator geometry for detecting buried landmines by PGNAA method. Experiments were done to find the best moderator geometry for the moderated 241 Am-Be source, by replacing the mine with a neutron detector and counting the thermal neutron flux. The flux of thermal neutrons at the place of mine was used as a determining factor to introduce the best moderator geometry.     

瞬发伽马活化分析与中子层析照相联合测量技术

介绍瞬发伽马(中子)活化分析(prompt gamma-ray neutron activation analysis,PGAA/PGNAA)技术的发展应用情况与国际上的最新研究成果。将PGAA与中子层析照相(neutron tomography,NT)技术结合,利用中子层析照相重建结果,得到样品内部三维结构,研究中子束流在样品内部的衰减过程,确定样品内部特定位置处的中子束流强度,获得其强度分布。结合PGAA与NT,可以实现不对样品拆解取样,对其内部元素成分进行三维分布分析。国际上,德国FRMⅡ研究堆与匈牙利布达佩斯研究堆的中子束流上已建成相关装置,并在天文、考古领域得到应用。国内相关研究也相继启动。     

Experiments on mine—detection with fast neutron activation

Fast neutron activation of nitrogen and oxygen contained in the explosives used for simulated mine samples has been preliminarily carried out in our laboratory.By spectroscopic analysis of characteristic γ-rays emitted from activated nitrogen and oxygen,mine can be idenfitied almost instantly.This technique integrated with robotics would be a method for mine scavenging.