高通量堆16N在线监测仪MC模拟研究

本文提出一种基于NaI(Tl)探测器与BGO探测器进行反符合测量~(16)Nγ散射能谱,以实现对高通量工程试验堆一次水~(16)N比活度在线监测的方案。采用MCNP5程序与GEANT4工具包对~(16)N监测仪测量装置的屏蔽体、过滤器与BGO晶体尺寸优化及~(16)N散射谱测量进行蒙特卡罗模拟,并选择实验测量~(137)Csγ源散射谱进行对比验证。模拟分析表明:在选择合适厚度的铅屏蔽体、锡过滤器以及BGO厚度下可以提高~(16)Nγ谱峰康比。     

基于三NaI(Tl)晶体探测器的放射源定位研究

设计了一种三NaI(Tl)晶体组成的γ射线源定位探测器系统,并通过模拟仿真及实验研究了三NaI(Tl)晶体探测器在137Cs辐射场中全能峰占比计数随距离及入射粒子方向变化的关系。结果表明:在远距离探测情况下,采用全能峰占比法可以有效消除源与探测器间距对角度分辨的影响。对于探测距离约为2.58 m的1.36×106Bq的137Cs源,测量的最大角度偏差≤1.72°,定位位置相对偏差为3.71%。     

~(137)Cs源稳谱技术对γ能谱测井结果的影响

为了达到稳定的γ能谱测量,必须向γ射线探测器提供一个稳定的参考信号。在国产的FD-121型γ能谱测井仪和其它类型的γ能谱仪中,采用了~(137)Cs源作为γ能谱的参考信号源。~(137)Cs的半衰期为30.174年,所幅射的γ射线能量为0.661MeV。采用~(137)Cs源自稳技术的主要缺点是:能量为0.661MeV的~(137)Cs的γ谱峰容易与能量为0.609MeV的~(214)Bi的γ谱峰重叠,并形成一个合成γ谱峰。合成γ谱峰的位置介于0.609和0.661MeV之间。当外部γ强度(~(214)Bi)增大时,合成γ谱峰的位置逐渐向0.609MeV靠近(图1)。     

康普顿谱仪及其对连续γ谱的测量技术

用塑料闪烁体康普顿谱仪测量了落下灰样品的连续γ能谱,提出了相应的解谱方法,用~(60)Co、~(65)Zn、~(137)Cs等γ源对此法进行了验证,最后对样品能谱进行了解析并与其他作者的结果作了比较。     

NaI(T1)航测谱仪对~(137)Cs模拟面源的刻度

根据数值积分原理,用有限个~(137)Cs点源模拟了两个有限大(半径为15 m)和一个无限大~(137)Cs均匀面源,对一台安装在运五飞机内的NaⅠ(T1)航测谱仪进行了地面刻度。对两个有限大~(137)Cs模拟均匀面源,NaⅠ(T1)航测谱仪的刻度因子平均值为2.98×10~(-2) m~2;对无限大~(137)Cs均匀面源,其值为3.77×10~(-2) m~2,估计其不确定度小于20％。用角响应函数方法,计算了实验条件下的刻度因子,结果与实验值在10％范围内符合。     

FH1906型低本底 γ 闪烁谱仪

本文介绍了 FH1906型低本底γ闪烁谱仪的结构及性能。该谱仪可实现低本底γ分析测量,γ-γ符合测量,β-γ符合测量和低本底β测量等功能。在井形反符合屏蔽条件下,谱仪在0.05—2.0兆电子伏能量范围内的本底约37计数/分,对~(137)Cs点源的能量分辨率为10.6%,对~(137)Cs薄膜源的康普顿减弱因子(面积比)约为3.9,对~(137)Cs 小体积样品的最小可探测下限约为4.8×10~(-13)居里。     

塑料闪烁体环探测器作反符合屏蔽的NaI(Tl)γ能谱仪

本文报告了一个用塑料闪烁体环探测器作反符合屏蔽的NaI(T_1)γ能谱仪的结构及主要性能。它采用Φ76×76mmNaI(Tl)晶体作为主探测器和符合探测器,以自制的Φ500×520mm塑料闪烁体作环探测器。在有无井型反符合屏蔽条件下,能量范围0.1—2MeV时,谱仪的积分本底比为2.8,对~(137)Csγ源的康普顿减弱因子(积分比)为2.5。当源位于晶体表面中心时,谱仪对~(137)Cs源的能量分辨率和全能峰效率分别为9.5％和8.4％。     

环境水样自动监测装置的效率标定及Monte Carlo模拟

为获得自动取样监测装置中的NaI(Tl)探测器对于低水平环境水样中人工放射性核素137Cs比活度,对NaI(Tl)探测器γ能谱响应进行了实验标定与Monte Carlo模拟,分别模拟了探测器对137Cs点源的能谱响应,探测器置于铅室内137Cs溶液中央的能谱响应。探测效率与峰总比的模拟计算结果与实际值基本一致。结果表明,利用经较高比活度实验结果验证的MC计算模型,可校正低活度水平环境水样的测量值,为在线监测方法的建立提供了技术支持。     

用~(137)Cs为监测体的放化法测定核燃料的燃耗

本文建立了磷酸锆(ZrP)分离-铂氯酸沉淀分析核燃料溶液中~(137)Cs和~(134)Cs的程序,该程序适用于测定核燃料的燃耗。程序的精密度在±0.5％以内。用所测得的~(137)Cs计算的燃耗值与用~(144)Ce为监测体的结果在1.6％内符合。还测定了~(134)Cs/~(137)Cs放射性比与燃耗的关系,并给出了经验公式。也简述了有关的制源技术。     

低本底反康普顿高纯锗γ谱仪

本文介绍的谱仪采用铅-石蜡-铅为主的复合物质屏蔽。HPGe探测器对~(60)Co的1332keV γ射线的相对效率为25％,能量分辨率好于1.75keV。在阱型反符合屏蔽下,系统对放在HPGe端面的~(137)Cs点状薄膜源的峰康比可达800:1;测量时间1000min,置信度95％时,对~(137)Cs点源探测灵敏度好于5.6mBq;谱议在100—2000keV能区内的积分本底好于8.7±0.1次/min,与无反符合屏蔽时相比,压缩倍数为6.6。     

近距离测量时Ge(Li)探测器的峰效率刻度和符合相加修正

本文详细讨论了符合相加修正方法并给出计算公式。用~(152)E_u,~(133)Ba,~(75)Se,~(60)Co,~(22)Na,~(86)Y,~(134)Cs,~(137)Cs,~(57)Co,~(241)Am,~(203)Hg,~(54)Mn,~(88)Cd,~(139)Ce 十四种核素的γ参考源,分别在源与晶体表面距离为0.95,3.0,11.56,16.75 cm 下,刻度了 G_e(Li)探测器的峰效率,给出了不同距离下总效率的计算值和实验值、符合相加修正系数、全能峰效率、峰效率拟合公式及其拟合优度。在59.6—1408keV 能区内,全能峰效率的不确定度为0.8—1.6%,还讨论了峰效率测最中的误差来源及其大小。     

~(137)Cs稳谱源的研制

通过对~(137)Csγ射线穿过陶瓷体源芯、不锈钢源壳和钨钢壳后衰减规律的研究,参考用户提供的~(137)Cs稳谱源的表面γ剂量率,确定~(137)Cs稳谱源的活度。对陶瓷体源芯吸附性能进行研究,以提高~(137)Cs稳谱源γ射线输出率的一致性,最终确定~(137)Cs稳谱源的制备工艺。经使用证明,该源的γ射线输出率准确、产品一致性好,已应用于岩性密度测井仪测井,可实现~(137)Cs稳谱源的国产化。     

MCNP5模拟γ射线反散射谱的影响因素

为了研究γ射线反散射峰与散射体的物质成分、厚度、入射射线能量和几何布置之间的关系。本论文基于蒙特卡罗方法,运用MCNP5程序模拟放射源137Cs、60Co发出的γ射线经过不同厚度的石蜡、玻璃、Al、Fe、Cu和Pb散射后反散射谱的变化,所得结果与实验谱符合较好。结果显示:散射体厚度与原子序数同时增加且原子序数大约到26以后,反散射峰值才随原子序数增加而减小;探测器与放射源的距离为10 mm时,137Cs、60Co发出的γ射线经Fe、Cu散射后,Fe、Cu的厚度分别为1.6 cm和2.4cm时,铁的峰值高于铜;反散射峰值随源与探测器之间的距离增加而减小,与入射射线能量无关。试验结果对进一步开展反散射在工业,农业和医疗业的辐射屏蔽的研究有一定的指导作用。     

NaI(Tl)、Ge(Li)探测器对大圆柱体源的效率

本文介绍用蒙特卡洛方法,采用加权技巧计算 NaI(Tl)、Ge(Li)探测器对大体积圆柱形体源的效率。文中首先对计算方法作了简要叙述。然后介绍在 PDP11/34A 小型计算机上用蒙特卡洛方法计算了76×76mm NaI(Tl)晶体对76mm 直径的水圆柱体源的效率,在80—3000keV 能区,计算值与文献值在±1%内一致。对本实验室的一台 Ge(Li)探测器,分别计算了它对 NBS参考物质和水圆柱体源(源半径大于 Ge(Li)晶体半径)的效率,计算中对探测器 N 层和包装外壳等项因素作了修正。实验测定了点源的峰总比,得到 Ge(Li)探测器的峰效率。将 Ge(Li)探测器峰效率的计算值与用~(152)Eu、~(60)Co、~(137)Cs、U、U-Ra 和 Th 标准源测得的实验值进行了比较,在93—2614keV 能区,估计两者在±4%内一致。最后讨论了样品体积与探测下限的关系。     

碎、裂晶体环探测器作反符合屏蔽的井形NaI(Tl)γ谱仪

本文报告了一台采用碎、裂晶体环探测器作反符合屏蔽的井形 NaI(Tl)γ谱仪,并对环探测器的研制及其性能作了扼要介绍。谱仪主探测器采用φ100×100毫米的井形 NaI(T1)晶体,有效地提高了谱仪探测效率。以圆柱形碎、裂晶体为主要闪烁体的环探测器性能良好,在封装工艺简单,容易制作,成本低,几何适应性强等方面具有明显的优点。谱仪对~(137)Csγ射线(0.662兆电子伏)的能量分辨率为9.8%;对10毫升~(137)Cs 样品的全能峰探测效率为28.3%;在0.05—2.0兆电子伏的能量范围内谱仪积分本底为154计数/分;对~(137)Csγ射线的康普顿减少因子为2.5。当样品和本底的测量时间均为1000分钟、置信水平为95%时,谱仪对10毫升~(137)Cs 样品的探测灵敏度为4.2×10~(-13)居里。     

放射性核素γ谱分析方法探讨

在实验室仅存在混合刻度源条件下,探讨不同解谱方法对放射性核素活度估算的适用性。本文利用HPGe γ谱仪测量样品,并分别采用效率曲线法和相对比较法来分析样品中~(241)Am、~(60)Co、~(137)Cs、~(40)K核素活度。结果表明,若干扰核素对样品中待分析核素产生的影响可忽略,但对混合刻度源中相应的待分析核素影响较大时,经综合考虑,相对比较法所得结果优于效率曲线法;若干扰核素对样品中待分析核素产生的影响不可忽略,但对混合刻度源中相应的待分析核素影响不大时,与相对比较法相比,效率曲线法占优势。     

就地γ谱仪核素深度分布测量模式灵敏度研究

通过理论推导和数值计算,对"多能峰模式"、"峰谷比模式"和"准直器模式"三种就地γ谱仪核素深度分布测量模式灵敏度进行研究。"多能峰模式"采用152Eu 244、1 408 keVγ射线,"峰谷比模式"采用137Cs 662 keVγ射线,"准直器模式"采用137Cs 662 keVγ射线和就地计数系统(ISOCS)30°、90°~180°准直器。研究表明,总体上灵敏度大小依次为"峰谷比模式""多能峰模式""准直器模式"。     

MC法刻度水中γ放射性在线监测装置探测效率

检验了蒙特卡罗(MC)方法刻度水中γ在线监测装置探测效率的可行性和准确性。用MCNP4C模拟装置中的Na I探头对水中~(137)Cs和~(60)Co的探测效率,与点源代替体源效率标定的实验结果相比较,偏差范围小于10%。再根据模拟计算的全能峰探测效率刻度曲线,估算水中γ核素的活度浓度,与实验室取样分析的偏差为-12.6%。结果表明,基于正确的MC计算模型,模拟Na I对水体γ放射性的探测效率,简便易行,可应用于工业废水及饮用水等领域在线γ监测的效率刻度工作。     

一种新型无机复合交换剂回收~(137)Cs的研究

本文叙述了磷酸锡-AMP(磷钼酸铵)的制备及其对~(137)Cs的交换性能,测定了不同制备条件所得产物对交换容量的影响,做了吸附-淋洗实验和~(60)Co γ辐照实验,求出了C/Co=0.01时的击穿容量和~(137)Cs的回收百分数。用相应的放射性料液配制模拟液进行了~(137)Cs的回收实验,对回收的~(137)Cs产品用γ能谱法测定了γ杂质含量;用~(85-89)Sr作指示剂,通过实验和计算求出了在~(137)Cs产品中Sr的百分含量。     

利用常规4道航空γ能谱测量在澳大利亚南部马拉林加核试验场地进行~(137)Cs填图

已研究出一种利用常规4道航空γ能谱测量来分离~(137)Cs和天然源产生的γ辐射的简便方法。该方法是利用当~(137)Cs光电峰落在常规的总计数窗口内时,其峰位大大低于3个用于监测天然K、U和Th的窗口这一事实。由于已知某一测量高度K、U和Th谱的形状,就能利用这些谱及3道元素计数率来预测因天然放射源而产生的总计数率。因此,铯产生的总计数率仅仅是测量的总计数率和所预测的天然源在总计效率窗内的计数率之差。该方法在马拉林加核试验场地附近对~(137)Cs污染的分布进行了十分有效的填图。