实验测量CFBR-Ⅱ堆启动Am-Be中子源的初始增殖倍数

由于CFBR-Ⅱ堆原启动中子源²⁵²Cf源半衰期较短,中子发射率已降低至无法满足使用要求,因此采用半衰期较长的Am-Be中子源替代。通过分别测量²⁵²Cf源与Am-Be源在裸源情形下的计数率以及处于活性区中心时引起的泄漏中子计数率,建立比例关系,借助于²⁵²Cf源对应的初始增殖倍数间接给出了Am-Be源对应的初始增殖倍数,为反应堆运行提供参数。     

252Cf、238Pu与237Np三种核素的生产供应

²⁵²Cf、²³⁸Pu、²³⁷Np三种核素是用于深空探测和核能发电等领域的重要放射性同位素,国内主要依靠进口,来源有限。了解这三种核素的生产供应情况,对国内开展相关研究工作有重要参考价值。本文分别介绍了²⁵²Cf、²³⁸Pu、²³⁷Np的特性和用途,并概述了其生产供应情况。目前²⁵²Cf主要在美国橡树岭国家实验室（ORNL）和俄罗斯原子反应堆研究所（RIAR）的高中子通量反应堆辐照生产。冷战结束之后,²³⁸Pu两大生产国——美国和俄罗斯的生产能力逐渐丧失,随着深空探测任务对同位素电池的需求,近些年美俄两国正在陆续恢复生产。²³⁷Np作为²³⁸Pu生产的原材料,主要存在于裂变产物或高放废物中,通过后处理流程分离提取。为保障国内反应堆的稳定运行和深空探测任务的开展,建议尽快实现上述三种战略核素的自主供应能力。     

单次脉冲中子源方法测量瞬发中子衰减常数

瞬发中子衰减常数α是核系统的重要标志性特征参数,该值的准确测量对于核临界安全具有重要意义。本工作采用单次脉冲中子源的方法测量了某次临界核系统的瞬发中子衰减常数,获得了几种不同次临界状态下的瞬发中子衰减常数,测量结果与²⁵²Cf随机脉冲源法测量结果一致。     

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。     

一种前放分离式中子测量系统设计与测试

设计了一种前置放大器与探测器分离的中子测量系统,该测量系统将耐辐照性较差的电子学电路与探测器组件分离,通过同轴电缆远距离连接。测试结果显示,该中子测量系统相对固有误差≤8.6%,对Am-Be源与²⁵²Cf源相对响应之差为9%,性能满足设计要求。     

同位素中子源参考辐射能谱测量及模拟中子谱分析

不同成分中子参考辐射场是对中子防护材料性能测试的基本条件。为获得较理想的测试中子防护材料的中子参考辐射场,构建基于³He正比计数管的多球中子能谱测量系统,对基于²⁴¹Am-Be和²⁵²Cf中子源的中子辐射场慢化情况进行MCNP模拟和能谱实验测量。为准确判断实验室校准参考位置的中子散射情况,基于多球中子能谱测量系统,开展了中子散射成分测量。采用ICRP推荐的注量-剂量转换系数对能谱进行了剂量率转化,与使用长计数器的测量结果进行比较,发现在校准参考位置的剂量率相对偏差≤20%。开展了聚乙烯慢化同位素中子源获得特定能谱的实验研究,进行了慢化谱的模拟计算和实验测量,两者结果符合较好。该工作为后续的中子计量测试和中子防护材料测试提供了可用的中子参考辐射场。     

TEPC中子和γ分辨技术研究

混合辐射场中子剂量、剂量当量的测量需进行中子、γ分辨。依据各种辐射沉积线能的不同,组织等效正比计数器（TEPC）具有一定的中子、γ分辨能力。本文采用自制的圆柱形TEPC在5SDH-2加速器单能中子辐射场进行了微剂量谱测量,对其中子、γ分辨技术进行了探讨分析。采用¹³⁷Cs纯γ辐射微剂量谱匹配法,在²⁵²Cf、²⁴¹Am-Be中子辐射场进行了中子、γ分辨研究。分辨后的中子剂量当量与约定真值一致性较好,表明TEPC用于中子、γ混合辐射场的吸收剂量、剂量当量测量是可行的。     

用于核保障中核材料衡算的液体闪烁体中子多重性测量装置

本工作优化设计建立了1套可用于核保障中核材料衡算的液体闪烁体中子多重性测量装置，并基于该装置开展了性能测试。结果表明，装置运行状态稳定，各项指标均在可接受范围内。同时开展了对²⁵²Cf源和标准Pu样品的实验室模拟测量等中子多重性测量研究。结果表明，该测量装置的探测效率好于15%，测量相对标准偏差为8.6%，表明在条件允许时，通过长时间信号采集，该中子多重性测量装置有能力替代基于³He管的中子多重性测量装置，通过中子多重性分析完成核保障中核材料衡算定量测量任务。     

亚太地区中子周围剂量当量（率）仪的校准比对

适当的校准方法是保证中子周围剂量当量（率）仪测量结果准确可靠的重要因素。本文介绍了亚太地区首次中子周围剂量当量（率）仪校准比对APMP.RI(Ⅲ)-S1,以及韩国、澳大利亚、印度、中国台湾、中国大陆、日本和俄罗斯等国家和地区的计量院的放射性核素中子参考辐射场及比对结果。本文利用实验室建立的²⁴¹Am-Be和²⁵²Cf中子源参考辐射场对两台比对传递仪器进行了校准,并将校准结果进行了比较。结果表明,本实验室采用影锥法和距离反平方法的校准因子与比对参考值在不确定度范围内一致。     

Effects of boron number per unit volume on the shielding properties of composites made with boron ores from China

The total macroscopic removal cross sections,deposited energies and the absorbed doses of three new shielding composites loaded with specific boron-rich slag,boron concentrate ore and boron mud of China for ²⁵²Cf neutron source were investigated by experimental and Monte Carlo calculation.The results were evaluated by boron mole numbers per unit volume in composites.The half value layers of the composites were calculated and compared with that of Portland concrete,indicating that ascending boron mole numbers per unit volume in the composites can enhance the shielding properties of the composites for ²⁵²Cf neutron source.     

252Cf裂变γ射线伴随飞行时间法刻度液体闪烁体中子探测效率

宏观检验实验是检验核数据正确性的重要实验方法之一。液体闪烁体中子探测器是中子核数据宏观检验实验中快中子能谱测量的主要探测器,其探测效率曲线的准确性关系到实验结果的精度。本文采用²⁵²Cf中子源的伴随γ射线和飞行时间法测得了液体闪烁体对2.0～10.0 MeV中子的相对探测效率曲线,同时利用飞行时间法和400 kV脉冲中子发生器的d-D反应中子源测得了2.9 MeV单能中子的绝对探测效率。将相对探测效率曲线归一到单能点的绝对效率,得到探测器在这一能区的绝对探测效率曲线。使用蒙特卡罗程序NEFF模拟相同参数的液体闪烁体探测器对10.0 MeV以下中子的探测效率曲线。最后将实验结果与模拟结果对比,结果表明实验得到的探测效率曲线合理、准确。     

Calibration measurements for the efficiency and response functionof the NE213 scintillator by a 252Cf spontaneous fissionsource-application of a two-dimensional pulse height analysissystem

The authors describe calibration measurements for the efficiency and response function of the NE213 scintillator as an application of a two-dimensional pulse height analysis system. In this method, a ²⁵² Cf spontaneous fission source with a continuous spectrum is employed by taking each fission event as a pulsed neutron source, and the efficiency and response function of the NE213 scintillator can be estimated by two-dimensional measurements of the time-of-flight spectrum (neutron energy spectrum) and pulse height spectrum     

基于EJ299-33A探测器的核材料时间关联测量系统的时间分辨

n-γ的时间关联测量可提取核材料的质量、增殖因数,其中时间分辨是表征关联精度的1个重要指标。本文基于数字化数据获取与处理方法,对具有n-γ甄别能力的塑料闪烁体EJ299-33A探测器组成的核材料时间关联测量系统的时间分辨进行研究,采用⁶⁰Co与²²Na γ源进行了对比测量,分析了源对本征时间分辨的影响,进一步通过离线的条件加载反演,给出时间分辨的等效电子能量阈值依赖关系。通过对²⁵²Cf自发裂变时间关联谱的测量和解耦,讨论了时间分辨对不同符合事件的影响。结果表明：系统时间分辨随阈值增加而减少,在阈值为230 keVee时采用⁶⁰Co测量的结果约为560 ps,可满足核材料快时间符合测量的精度要求,而在相同条件下,由于正电子湮没位置的不确定性和延迟符合的影响,²²Na源测量的时间分辨展宽至816 ps;裂变事件时间关联测量中n-n符合受时间分辨的相对影响小于γ-γ符合。     

跳源法测量ADS启明星Ⅱ号的次临界度及动态特性

本文主要利用²⁵²Cf外中子源驱动的ADS启明星Ⅱ号次临界装置来验证理论计算的次临界度及不同次临界度下的断束动态特性。简要介绍了利用跳源法在ADS启明星Ⅱ号上测量次临界度的原理、实验装置、测量系统、堆芯布置及实验结果等。实验通过变化堆芯燃料棒的装载来模拟3个次临界状态,即k_eff分别为0.99、0.98和0.97。实验结果与理论计算结果符合较好,验证了理论计算的正确性。经过实验验证的理论计算程序和核数据,为将来的中国科学院战略性先导科技专项--未来先进核裂变能ADS嬗变系统的次临界反应堆设计提供参考价值。     

252Cf随机脉冲源方法测量球形钚系统瞬发中子衰减常数

²⁵²Cf随机脉冲源方法由早期的重复脉冲源方法演变而来,是测量核系统瞬发中子衰减常数α的有效方法。采用该方法测量了钚球装配31 mm、29 mm厚钢反射层核系统的α,在有效信号和噪声的比例为1∶1的情况下,得到的瞬发中子衰减谱信噪比为7∶1,最小二乘拟合结果依次为2.25 μs^-1和3.00 μs^-1,拟合误差为±0.02 μs^-1。与Rossiα方法的测量结果进行了比较,两种测量方法的结果差异小于1.3%。