密封容器中钚部件定位误差对轴对称性判断的影响研究

对称属性是武器用钚部件的一个重要属性.从武器上拆卸下的钚部件通常装在特定的密封容器罐内,当具有轴对称结构的钚部件的对称轴与容器罐对称轴重合时,容器罐外各对称探测点γ辐射场强度服从正态分布,根据γ辐射场强度分布的正态性可以判断容器罐内钚部件的轴对称性.容器罐内钚部件定位系统会有一定误差,当误差达到一定程度时,容器罐外γ辐射场分布将发生变化,各对称探测点7辐射场强度不再服从正态分布,进而会导致对钚部件轴对称性的误判.文章理论模拟了两轴平行偏离情况下容器罐外γ辐射场分布情况,用W检验法研究了钚部件定位系统误差对钚部件轴对称性判断的影响.     

氧化钚属性测量技术研究

利用高分辨高纯锗γ谱仪,在铅屏蔽室内,对100 g回收氧化钚粉末样品和8 g纯氧化钚粉末样品分别进行了长时间测量,在自然环境,对200 g回收氧化钚粉末样品进行了现场探测.在三个样品的能谱中均观察到871 keV特征γ射线,除此之外,没有观察到其它与氧的存在相关的特征射线.同过去所测的金属钚谱相比较,在金属钚谱中未曾发现871 keV特征γ射线.因此,就核查区分封闭容器罐中的钚材料是金属钚还是化合钚而言,可以用871 keV来旁证"金属钚的不存在".对200 g氧化钚样品的现场探测表明,871 keV能峰是明显存在的,而且自编的丰度和年龄分析软件能从10 min测量能谱中识别出871 keV能峰.如果将属性测量系统的分析软件和控制部分进行适当改进,该系统就具备通过监测871 keV能峰确定氧化钚属性的能力.     

核部件轴对称性判定实验研究

对称属性是武器用核部件的一个重要属性,如何判定密封容器罐内核部件具有约定的对称性是一项非常重要的工作.针对对称属性中的一种特殊情况——轴对称性,开展了实验研究,研究发现:容器罐外γ辐射场分布能够很好地反映容器罐内核部件放置是否偏心及核部件的轴对称性,偏心距离控制在核部件半径10％以内不会影响到核部件轴对称性的判断.     

基于γ与中子探测的钚元件模板测量方法研究

钚元件的模板测量是深度核裁军中的重要核查方法。钚元件的类型决定其γ能谱具有独特的特征:即如果两种钚部件设计相同,γ能谱是相似的,否则会出现差异。目前,钚元件模板测量主要是从申报钚元件衰变产生γ能谱中提取反映类型的特征量作为模板,将核查对象的特征量与模板进行比较,从而判断核查对象与申报钚部件是否属于同一类型。本文研究了从γ能谱中提取信息作为判别钚元件结构的模板数据的局限性:由于钚材料对γ射线的自吸收作用较强,在某些特定场景下仅依靠γ能谱不能有效辨别核查物与作为模板的钚元件的结构是否一致。通过MCNP模拟对该问题进行了验证。进一步研究发现在测量γ能谱的同时,测量钚元件自发裂变的中子计数率可以改善这个问题。     

基于不同神经网络算法的钚部件模板测量方法研究

钚部件的模板是从申报部件的γ能谱与中子计数中提取反映其类型特征的量构成的,核查时再次测量部件的特征量并与模板进行比较判断两者是否为同一类型。将神经网络作为一种模板测量比较的匹配算法,分别应用于两种场景:BP神经网络能够对不同类别的钚部件进行分类,该场景通常用于核武库中核材料的管理与衡算,LVQ神经网络核查未知测量对象,判断是否与申报钚部件一致,该场景通常用于核裁军核查。通过实验,完善了模板的构成和匹配算法。     

密封容器中钚材料对称属性判定算法研究

对称属性是武器用钚材料的一个重要属性.当源分布均匀对称时,在几何对称位置测量值服从正态分布,根据这个原理,在前人工作的基础上,综合运用了夏皮罗-威尔克小样本正态分布检验法,奇异值舍取的F检验法及奇异值位置关联法,建立了密封容器中钚材料对称属性的判定算法,并利用该算法对三个模型的实验数据进行分析,分析结果表明:判定算法能够准确判断钚样品的对称性.     

一种钚同位素分析方法及实现

同位素丰度及其分离时间是钚材料的两个重要属性,目前常用的分析软件是由美国采用固定能量法开发的PIC/Fram狮和MGA.本文提出一种基于非固定能量法测量分析钚材料同位素丰度及其分离时间的新方法,并据此自主开发了7谱分析软件,其原理是通过分析钚材料γ能谱中钚同位素及镅-241的特征γ射线,利用相对效率和加权平均的处理方法,得到钚材料中放射性核素的相对活度,在此基础上计算出钚材料的同位素丰度及其分离时间,并对该方法进行验证.     

定时DT中子源驱动铀部件的相关函数测量

由于铀部件自发中子强度弱,特征γ射线能量较低,对密封容器中铀部件高置信度认证是当前军控核查研究中的一个难点和热点。本研究利用加速器定时DT中子源,通过高速数据采集系统与多道分析器完成了铀部件相关函数测量。测量了多个质量不同的半球壳高浓铀、贫化铀及铅部件,获得了中子源-探测器之间的相关函数C12(τ)和C13(τ),以及探测器-探测器的互相关函数C23(τ)。结合n-γ分辨技术,获得了不同铀部件的瞬发中子衰减常数α。由测量参数能够有效地区分不同质量或浓缩度的铀部件。     

~(10)B靶转换法测量金属钚质量的MC模拟

为验证硼转换法测量金属钚质量的可行性,模拟计算并设计了-个10B转换靶.该方法是军控核查中测量金属钚质量的新方法,利用10B靶将金属钚自发裂变中子转化为478 keV γ射线,由γ射线的计数信息反推算金属钚质量.研究重点是通过蒙特卡罗程序模拟中子-光子转化输运过程,调整10B靶体的各项参数(成分、厚度、位置、形状等)获得尽可能高的转换效率.优化模型的模拟计算结果使478 keV γ射线产额在设计条件下超过10-5,满足公斤级金属钚的探测要求,为方案实施提供理论依据.     

铀部件自吸收对寿命估算的影响

在核弹头核查认证过程中,认证核材料寿命一致是确认某核部件为宣称部件时非常重要的标准之一,利用特征γ射线分析铀材料寿命是一种被广泛研究的方法。本文通过对利用数值模拟结果的分析,研究了部件自吸收效应对利用特征γ射线强度估算铀材料寿命的影响。研究结果表明,利用210 Tl特征γ射线对出射γ射线定标的方法可降低部件自吸收效应对寿命计算的影响。