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15min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。     

脉冲中子煤炭工业分析仪实验系统的研制

应用脉冲快热中子分析技术(PFTNA)代替煤炭行业原来使用的化学分析方法,不但节约成本,而且经过努力可以实现在线分析,是一种非常有前途的分析方法。东北师范大学辐射技术研究所应用自己的特色产品——5×10~8n/s脉冲中子发生器和上海硅酸盐研究所生产的锗酸铋(BGO)探头建立了脉冲中子煤炭工业分析仪的实验系统,已取得了一些成果,其中C、H、O、灰分的质量精度分别达到0.5％、0.4％、7.0％和5.9％。     

600 kV毫微秒脉冲中子发生器研制

研制了600kVns脉冲中子发生器(CPNG 6)。CPNG 6由高压电源(输出电压为600kV,电流为15mA,高压稳定度和纹波均≤0.1%)、2214mm×1604mm×1504mm不锈钢高压电极及安装在内的高频离子源、预加速间隙透镜、初聚焦系统、切割器、90°磁分析器等构成的头部设备,均匀场加速管,漂移管,偏转磁铁,0°直流束和45°脉冲束流管道,无油分子泵真空系统等组成。在脉冲束流管道上安装有强流毫微秒脉冲化聚束装置。阐述了该器的方案要点和各部件的主要技术性能及特点。     

中子活化分析非弹性散射与俘获时间分布的Geant4模拟

利用蒙特卡罗程序包Geant4,模拟了14 Me V中子在水、聚乙烯、碳酸钙和氧化铁4种不同介质中的非弹性散射时间与俘获时间;通过分析脉冲宽度为10μs的14 Me V脉冲中子在这4种不同介质中的非弹性散射与俘获时间分布,得到非弹性散射与俘获时间门的宽度;利用得到的非弹性散射与俘获时间门,获得了14 Me V脉冲中子在聚乙烯介质中的净非弹性散射γ谱与净俘获γ谱。     

脉冲中子发生器高压控制系统的自动控制设计

针对在研制脉冲中子全谱测井仪过程中传统高控系统难以对不同测井模式产生多种阳极控制时序,难以达到阳极高压、灯丝供电、靶压三者的有序的控制使中子产额稳定的要求。设计本脉冲中子发生器自动控制系统能够实现阳极高压双爆发时序,能在非弹模式下兼测得Σ及活化谱;本系统还能实现中子发生器多种状态的实时测量,靶压的PWM控制,灯丝电流的自动控制使中子产额稳定达到脉冲中子全谱稳定测量的目的。     

脉冲中子煤质快速分析仪的数据处理

利用脉冲快热中子分析技术对煤质进行现场分析,在技术上虽然有许多优势,但是由于在数据处理过程中产生的误差较大,测量精度很难达到工业应用的要求。因此,降低数据处理过程中所产生的误差成为利用此项技术开发产品的关键。通过长期的研究,我们已经找到了一种较好的数据处理方法,使测量精度达到了煤质分析的要求,并且研制出脉冲中子煤质快速分析仪。     

600kV纳秒脉冲中子发生器高电位电源的控制

介绍了６００ｋＶｎｓ脉冲中子发生器高压电极内电源的控制。通过光纤传递频率信号实现了地电位对６００ｋＶ高电位上的各种电源，参数进行连续调整，并将各电源输出测量信号传递回地电位进行监测。     

中子发生器的纳秒脉冲聚束系统

为了用飞行时间法精确测量中子能谱,从俄罗斯Efremov电物理所引进了一台纳秒脉冲中子发生器。该中子发生器采用聚束系统产生纳秒脉冲束流,其中的纳秒脉冲信号源、高频聚束电源、负反馈调节系统等关键设备都是自主研制的。采用双扫描技术解决了聚束电源电压过高的问题,采用负反馈技术使纳秒脉冲聚束系统长期稳定工作。为了测量纳秒脉冲束流,研制了快脉冲同轴靶测量装置,测得中子发生器的离子束流脉冲半高全宽为1.5 ns,脉冲重复频率为1kHz-4MHz,束斑直径为10 mm。由于采用了电子回旋共振离子源(Electron Cyclotron Resonance,ECR),所以该中子发生器具有发射度小、能散小、无灯丝、可长时间连续工作的优点,是中子物理研究的良好实验平台。     

四中子-中子探测器脉冲中子测井仪

一种应用于矿场地球物理领域中的四中子一中子探测器脉冲中子测井仪，主要解决现有的中子探测器脉冲中子测井仪一次下井只能获得两组测井数据、信息量较少的不足。其特征在于：所述脉冲中子发生器为小直径井下脉冲中子发生器，所述热中子探测器单元由4个热中子探测器构成，分别为上端近源距热中子探测器、上端远源距热中子探测器、下端近源距热中子探测器、下端远源距热中子探测器。具有一次下井可获得4组地层物质测井数据、信息量大且可减少放射性统计起伏误差、增强测井曲线的可靠性、提高仪器的测量精度的特点。     

CPNG脉冲化装置的研制

本文介绍了为CIAE600kV ns脉冲中子发生器研制的强流ns脉冲化装置和达到的技术指标。其平均流强≥30μA，束宽为1.0ns。     

脉冲中子测井仪综合时序发生器设计

研制了一种适用于脉冲中子测井仪的井下全谱采集控制综合时序发生器和阳极高压变换器。该时序发生器可通过阳极高压变换器产生碳氧比、中子寿命、能谱水流、脉冲中子氧活化等测井方法的中子爆发时序,并控制多种测井方式的信号采集。以综合时序发生器为电路核心的井下双路多道谱仪采用MPU+CPLD优化技术设计，阳极高压变换器实现了模块化。将采用上述技术设计的小直径脉冲中子综合测井仪应用于实际测井，现场测试结果表明，仪器的重复性良好，稳定可靠     

镓样品泄漏中子谱的测量与分析

基于中国原子能科学研究院的中子学积分实验装置,利用BC501A液体闪烁体探测器,结合飞行时间法（TOF）测量了镓样品的泄漏中子谱。采用MCNP 4C程序进行了模拟并与实验泄漏中子谱进行了比较,对ENDF/B-Ⅶ.1、JEFF-3.2、TENDL-2015数据库中镓核中子评价数据进行了宏观基准检验分析,并与TALYS程序计算结果作对比。研究结果显示：在9 MeV以下能区,TENDL-2015库与实验结果符合很好;在弹性散射能区,JEFF-3.2和TENDL-2015库与实验结果符合较好;对于12 MeV左右的非弹性散射峰,JEFF-3.2库与实验结果符合较好,TALYS计算结果显示该部分主要来自镓核分离能级的贡献。     

应用于在线煤质分析系统数据采集卡的研制

设计了基于PCI接口高速数据采集卡,设计中使用目前先进TMS320C6711 DSP芯片,使多道卡能够安装在PCI插槽中,扩大了兼容性,同时提高了多道卡信号处理速度和测量精度.实验表明:该数据采集卡可以快速检测出煤中碳、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.该仪器现成功应用于火电厂,为火电厂带来巨大的经济效益和社会效益.     

中子计数器探测效率的校准

设计制作了一个 BF3长硼中子计数器 ,采用伴随粒子法标定了其中子探测效率 ,约为 3.17×10 -4 ( 1± 18% )。利用这个中子探测器测量了中子管脉冲中子产额 ( 10 7/ pulse)     

ns脉冲中子发生器切割板电压计算

给出了ns脉冲中子发生器切割器电源电压与切割器几何尺寸、氚粒子注入能量、切割脉冲宽度、切割器电源频率之间的关系。     

含反射中子的快脉冲堆中子动力学方程研究

提出了含有反射中子的快脉冲堆中子动力学方程,并据此开展了快脉冲堆在超瞬发临界状态下产生脉冲的数值模拟计算。结果表明,反射中子增加了反应性和脉冲产额,由于反射中子使脉冲波形展宽,波形也不再对称。     

D-T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究了D-T脉冲中子发生器和241Am-Be中子源产生的中子与地层的作用过程,以探讨D-T脉冲中子发生器在随钻中子孔隙度测井中的应用价值。模拟结果显示,使用这两种中子源,热中子计数均随源距增加而呈指数下降;孔隙度较小时,两者的计数差异较小,当地层孔隙度达到40%时,D-T脉冲中子发生器产生的热中子和超热中子计数均比²⁴¹Am-Be中子源高很多,其分布范围也更宽,近探测器的源距选择20～30 cm,远探测器的源距选择约60～70 cm;D-T脉冲中子发生器用于中子孔隙度测井时对地层孔隙度的灵敏度降低,而相同源距条件下探测深度几乎不变。以上结果提示,利用D-T脉冲中子发生器可以进行补偿中子孔隙度测井,在增加源距的同时既可以保证计数统计性,又可以提高灵敏度和探测深度,在随钻测井仪器设计中可以取代²⁴¹Am-Be中子源。