电流型银激活探测器标定技术

为测量DPF脉冲中子产额,设计了电流型银激活探测器。该探测器由中子慢化体、天然银片、塑料闪烁体和光电倍增管组成。定义了该探测器测量DPF快脉冲中子产额时的探测灵敏度。采用高压倍加器稳态中子源对电流型银激活探测器的探测灵敏度进行了标定。稳态中子源的绝对中子产额由伴随粒子法给出。通过计算机自动记录探测器在饱和照射后其输出电流随时间的变化曲线,通过分析变化曲线求解特征参数,进而得到电流型银激活探测器在距离14 MeV脉冲中子源1 m处时的探测灵敏度为1.843´10⁹ nA^－1。在包含因子k为2时,探测灵敏度的扩展不确定度小于17.5 %。     

通道尺寸对竖直向上气-水两相流流型影响实验研究

本文以空气和水为工质,对竖直向上矩形通道(40 mm×1.41 mm,40 mm×10 mm)和圆形通道(D=25 mm)内的两相流流型特性进行了可视化研究。气液两相的表观速度分别为：0.03～24.71 m/s和0.03～3.73 m/s。3个实验段内均出现了泡状流、弹状流、搅混流和环状流4种流型,40 mm×10 mm和圆形通道中流型特征较为接近,与40 mm×1.41 mm通道中流型相比存在明显差别。此外,绘制出了3种通道详细的流型图。对比结果显示,矩形通道窄边宽度对流型转变有显著的影响,随着矩形通道窄边宽度的增加,其流型转变边界更加趋近于圆形通道。     

摇摆对窄矩形通道内两相流摩擦压降特性影响

本文以窄矩形通道内两相流为研究对象,分析了不同摇摆工况对两相流动摩擦阻力特性的影响。通过对试验数据分析,结果表明,改变摇摆周期对窄矩形通道内两相流的瞬态摩擦压降波动幅值的影响很小,只是改变了其瞬态摩擦压降变化频率,对其平均摩擦压降无影响。同时,采用L-M法对比分析摇摆与静止条件下的φ²_l(φ²_g) -X变化曲线发现,摇摆状态下窄矩形通道内的两相摩擦压降可采用静止条件下φ²_l(φ²_g) -X变化曲线进行计算。     

气溶胶中F和Na分析的外束质子诱发γ射线激发曲线测量

在大气颗粒物离子束分析中,质子诱发γ射线分析（PIGE）作为质子诱发X荧光发射（PIXE）的补充方法,通常用于分析轻元素。为得到外束PIGE定量分析气溶胶样品中F和Na元素的最佳实验条件,本工作在北京师范大学串列加速器上测定了质子能量在1.8～2.9 MeV范围内,核反应¹⁹F(p,p’γ)¹⁹F（E_γ=110 keV和197 keV）和 ²³Na(p,p’γ)²³Na(E_γ=440 keV)的γ射线激发函数。     

人造岩石固化体SrCeTi2O7的合成与性能研究

采用⁸⁸Sr模拟放射性核素⁹⁰Sr,Ce⁴⁺模拟四价锕系放射性核素。以分析纯SrCO₃、CeO₂和TiO₂为主要原料,通过高温固相反应制备SrCeTi₂O₇人造岩石固化体。对固化体的烧成工艺、物理性能、晶体结构及微观形貌进行研究,并对固化体的热稳定性及抗浸出性能进行探讨。结果表明,选择配方n(SrCO₃)∶n(CeO₂)∶n(TiO₂)＝1∶1∶2,在1 450 ℃下保温5 h可合成结构致密、晶型发育完整的SrCeTi₂O₇人造岩石固化体;Dicvol程序指标化结果表明,该固化体化合物属四方晶系,晶胞参数为a＝0.387 33(4) nm,c＝0.388 07(5) nm;SrCeTi₂O₇人造岩石固化体具有良好的热稳定性,经高达800 ℃热处理后样品仍保持原有物相不变;PCT-B粉末浸泡法测试结果表明,SrCeTi₂O₇人造岩石固化体具有较好的抗浸出性能,浸泡周期28 d时Sr、Ce和Ti的浸出率分别为3.51×10^-4、8.23×10^-8和2.02×10^-7 g/(m²·d)。     

微波辐照对苜蓿种子储存后发芽和幼苗生长生理特性的影响

为探明微波辐照对苜蓿种子在数年后的发芽及幼苗生长生理特性的影响,以室温下储存2 a的紫花苜蓿种子进行发芽和盆栽试验,测定种子发芽率、胚根伸长量、幼苗生长高度、单株结瘤数、固氮酶活性、叶绿素含量及叶绿素荧光特性等指标。结果表明：发芽15 d时,各处理的总发芽率均高于对照,且随着辐照时间的延长而降低;发芽11 d 时,各处理的胚根平均长度均低于对照;40 s辐照处理种子形成的幼苗高度、单株结瘤数及幼苗鲜重和干重均高于对照;幼苗根瘤的固氮酶活性均显著低于对照 （P<0.05）,叶片的叶绿素含量在辐照时长为10 s时最大;各处理叶片F₀和F_v/F_m的变化说明,在室温下储存2 a的辐照苜蓿种子形成幼苗后叶片的光能转化效率仍受到一定的胁迫。     

面包酵母菌对锶离子的吸附行为及其机理研究

采用面包酵母菌为生物吸附剂,进行了模拟含锶废液中Sr²⁺的批量吸附实验研究。分析了液相pH、Sr²⁺初始浓度、菌体加入量、温度等因素对吸附效果的影响,进行了吸附热力学相关分析,并通过红外光谱、扫描电镜等探讨了其吸附机理。结果表明：实验室环境下的最佳吸附条件为pH＝4.5,t＝30 ℃,c₀＝1.0 mmol/L,ρ_m＝4.0 g/L。不同温度下对Sr²⁺的等温吸附结果均很好地符合了Langmuir和Freunlich两个吸附模型,R₂均在0.988以上。不同温度条件下酵母菌对Sr²⁺的吸附反应均能够自发进行,且在一定温度范围（10～30 ℃）内提高温度有利于酵母菌对Sr²⁺吸附反应的自发进行。FTIR与SEM分析结果认为,酵母菌吸附Sr²⁺的过程的确存在化学吸附过程,酵母菌细胞上的多糖、蛋白质酰胺成分更多地参与了对Sr²⁺的吸附过程,且主要以菌体表面活性点位吸附为主。     

TODGA-DHOA体系萃取金属离子Ⅱ.对Pu(Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ)的萃取

研究了以N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)和N,N-二己基辛酰胺(DHOA)为萃取剂,正十二烷为稀释剂体系对Pu(Ⅲ)、Pu(Ⅳ)和Pu(Ⅵ)的萃取行为,主要考察了萃取剂浓度、HNO₃浓度和NaNO₃浓度的影响。结果表明：TODGA和DHOA对Pu(Ⅲ)、Pu(Ⅳ)和Pu(Ⅵ)的萃取分配比大小顺序均为：D(Pu(Ⅲ))＞D(Pu(Ⅳ))＞D(Pu(Ⅵ)),TODGA/正十二烷体系中加入DHOA时,对Pu(Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ)萃取具有一定抑制作用,但在较高酸度范围内(≥3.0 mol/L HNO₃),不论体系中Pu的价态为何种形式,TODGA均能对其进行有效的回收。TODGA萃取Pu(Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ)的方程式分别为： Pu³⁺+3NO^-_3a+4TODGAo→Pu(NO₃) ₃·4TODGAo Pu⁴⁺_a+4NO^-_3a+3TODGAo→Pu(NO₃)₄·3TODGAo PuO²⁺_2a+2NO^-_3a+2TODGAo→PuO₂(NO₃)₂·2TODGAo     

脉冲柱法研究碘在北山花岗岩中的迁移

¹²⁹I是一重要的裂变产物,其在环境中的行为受到人们的重视。本工作利用脉冲柱法研究了¹²⁹I（作为¹²⁹I的替代物）在北山花岗岩中的迁移情况。实验结果表明,对流水力学弥散是碘迁移的主要机制。碘的弥散系数D随流速的增加而增加,随淋洗液pH的增加而减小。D随pH的变化趋势与岩粉表面的电荷变化吻合。当流速为0.07 mL·min^-1、pH=8.0时,D=3.29×10^-5m²·min^-1,和已有的实验结果相符,验证了弥散度只与介质有关这一结论。     

二氧化铀粉末513K下空气氧化机制和动力学研究

为获取壳层O/U比约为2.25而芯部仍为UO₂的预氧化活性粉末以进行UO₂芯块的低温烧结试验,研究了UO₂粉末在513 K下于静态空气中的氧化机制和动力学。结果表明：UO₂粉末在513 K下氧化,可分为氧化前期和氧化后期;UO₂粉末氧化后期绝对增重比率极限为0.489%;氧化前期反应速率受界面化学反应控制,氧化后期反应速率受扩散控制;氧化前期,UO₂粉末氧化属于缩核模型,UO₂单颗粒单位面积上氧化质量的增加量解析式为Dw/Sn＝0.104 1t－2.146 67,氧化速率常数k_c＝3.49×10⁶exp(－73 919.39/RT)。     

GdI3:Ce闪烁体中子探测性能测试与改进研究

为改善GdI₃:Ce闪烁体在探测中子过程中的γ抑制能力,使用Geant4和XCOM计算了其γ线性吸收系数,并通过模拟计算与实验测量研究了铅屏蔽法抑制γ的有效性。结果表明：GdI₃:Ce闪烁体在探测中子过程中易受低能γ射线的干扰;随着铅层厚度的增加,100 keV~1 MeV的γ射线对中子探测的干扰减小,而3~10 MeV的γ射线的干扰呈先增加后减小的趋势。对²⁵²Cf中子源的实验测试发现,在碘化钆闪烁体外围添加铅层后,中子峰得以显现;随着铅层厚度的增加,中子峰内净计数减小,而净计数与本底计数的比值上升。模拟和实验结果均表明,在使用GdI3:Ce闪烁体探测中子时,应根据中子探测效率和信噪比的优化确定γ屏蔽铅层的厚度。     

蒙特卡罗方法在γ剂量率灵敏度标定中的应用

在γ剂量率测量标定中，使用ＧＤ－４０管作为γ探头来测量γ剂量率。实验室标定γ探头灵敏度在钴源上进行，６０Ｇｏ源平均能量为１．２５ＭｅＶ，而在实际测量中，辐射场的γ射线包含了各种能量成份，因此对实验室标定的灵敏度在实际应用中就需要进行修正。本工作通过蒙特卡罗粒子输运模拟方法，计算了单能与辐射场能谱的剂量比值，给出了修正因子，从而使γ剂量率灵敏度标定更加准确。     

EJ339A型液体闪烁探测系统光输出响应函数的理论模拟与实验研究

对液体闪烁探测器EJ339A中子与伽马辐射测量问题,采用理论模拟与实验分析方法,结合自主设计搭建的基于Lab VIEW的数字化信号处理系统,分别完成22Na、133Ba、137Cs和60Co等4种不同能量的γ源等效电子能量测量与刻度。在此基础上,利用中子飞行时间测量原理,在不同时间窗下将锎(252Cf)源近似分化成若干个单能中子源,获得1.9 7.8 Me V范围内中子在探测器中的光输出响应函数。结果表明,理论模拟与实验测量值在低能段比较吻合,而高能段存在约7.3%的误差。     

直径30 cm的等高圆柱形载钆液闪探测性能

载钆液闪探测器是高能物理及核物理实验中重要的粒子探测工具。通过研制得到了一台大体积的直径为30 cm等高圆柱形载钆液闪探测器,载钆液闪溶液的载钆量为0.5%wt;利用252Cf中子源进行了中子与γ分辨性能实验测试,结果表明,直径30 cm等高圆柱形载钆液闪的中子与γ分辨性能较差;利用飞行时间技术通过符合测量的方法,分别测量了中子与伽马分辨谱中的中子与γ信号的时间分布,两者峰位之间的时间差为2 ns;利用252Cf裂变电离室的裂变碎片信号作为开门信号,通过符合测量的方法,获得了直径30 cm等高圆柱形载钆液闪的中子俘获时间分布实验数据,中子俘获平均时间为11μs。对于较大体积条件下,载钆液闪的中子与γ分辨性能较差的物理现象,通过实验给出了合理解释和分析。     

闪烁薄膜探测器X/γ射线能量响应研究

为准确评估闪烁薄膜探测器(OSFD)在脉冲裂变中子参数测量中γ射线对测量结果的影响,利用Geant4程序对闪烁薄膜探测器的X（或γ）射线响应进行模拟,结合半经验电子发光效率曲线,获得探测器能量响应理论曲线,利用662 keV和1.25 MeV的单能γ射线源,以及窄谱剂量标准的48~208 keV准单能X射线能点对探测器响应进行刻度。本研究结果为闪烁薄膜探测器结构的改进,以及探测器在宽能谱脉冲X射线场测量中的应用提供了重要依据。     

环氧树脂对伽马射线的屏蔽分析及耐辐照效应

本文以环氧树脂为研究对象,分析了环氧树脂对能量范围在0.001~100 MeV的伽马射线的屏蔽性能,测试了环氧树脂对⁶⁰Co伽马射线的屏蔽性能,并对其进行了总剂量为93.5 kGy的伽马射线辐照处理,对辐照前后环氧树脂的密度、光学照片、力学性能、断面微观形貌、耐热性能和红外光谱进行了分析。结果表明：环氧树脂对低能(E<0.01 MeV)伽马射线的衰减主要是光电吸收作用,对中能(0.01 MeV60Co伽马射线的屏蔽性能一般。93.5 kGy伽马射线辐照导致环氧树脂老化、密度和最大耐热温度降低、力学性能增大、破坏程度低,环氧树脂可耐93.5 kGy伽马射线辐照。     

NaI:TI与LaBr_3:Ce~(3+)闪烁体探测器能量分辨的GEANT4模拟

闪烁体探测器γ能谱测量中,闪烁光子的产生、传输及光电器件收集、倍增均对能谱的分辨有巨大影响。为了精确模拟闪烁体探测器的能量分辨,采用蒙特卡洛模拟软件GEANT4建立了一套模型,分别对Na I(TI),LaBr_3:0.5%Ce~(3+)闪烁体探测器测量能量为662 ke V的γ射线能谱进行模拟,获得的结果与实验测试结果能够很好的符合,验证了建立模型合理性与可靠性,为闪烁体的设计提供了一套更精确的开发工具。     

YAP：Ce闪烁探测器γ射线能量响应研究

使用新型YAP：Ce无机晶体配大线性电流光电倍增管组成闪烁探测系统，采用散射法将⁶⁰Co源（约2.2×10¹⁴ Bq）散射为单能γ射线，实验测量探测器系统的γ射线灵敏度，并结合计算机数值模拟计算对数据进行分析处理。新型YAP：Ce无机晶体对γ射线的灵敏度相对较高，是同体积CeF₃晶体的10倍多。采用YAP：Ce无机晶体比CeF₃晶体更有利于γ射线测量。      

GAGG:Ce探测器与NaI:TI探测器性能比较

研究了封装反射层材料对GAGG:Ce探测器光收集的影响,同时与Na I(TI)闪烁体探测器进行了详细的对比性实验,用137Cs、60Co标准源测量了γ能谱,对GAGG:Ce与Na I(TI)闪烁体探测器的温漂、能量线性及能量分辨率等性能指标重点进行了讨论。结果表明:GAGG:Ce探测器随温度漂移变化程度较大;能量线性好,线性相关度r为0.9999;对662 ke V的γ射线能量分辨率为7.8~8.0%。     

Evaluation of prompt fission gamma rays for use in simulating nuclear safeguard measurements

Nondestructive assay methods that rely on measurement of correlated gamma rays from fission have been proposed as a means to determine the mass of fissile materials. Sensitivity studies for such measurements will require knowledge of the multiplicity of prompt gamma rays from fission; however, a very limited number of multiplicity distributions have been measured. A method is proposed to estimate the average number of gamma rays from any fission process by using the correlation of neutron and gamma emission in fission. Using this method, models for the total prompt gamma ray energy from fission adequately reproduce the measured value for thermal neutron induced fission of ²³³U. Likewise, the average energy of prompt gamma rays from fission has been adequately estimated using a simple linear model. Additionally, a method to estimate the multiplicity distribution of prompt gamma rays from fission is proposed based on a measured distribution for ²⁵²Cf. These methods are only approximate at best and should only be used for sensitivity studies. Measurements of the multiplicity distribution of prompt gamma rays from fission should be performed to determine the adequacy of the models proposed in this article.