应用电流型脉冲技术精确测量ms级脉冲中子束时间谱的方法研究

概述了一类ms级脉冲中子束的产生背景、辐射特征及探测难点,提出了精确测量该类脉冲中子时间谱的电流型脉冲技术测量方法,在稳态X射线机上初步摸索了电流型脉冲计数方法用于聚变中子飞行时间谱测量的可行性;在西安脉冲反应堆上进行了电流型脉冲计数方法的模拟验证。结果表明:采用电流型脉冲技术测量ms级脉冲中子时间谱的精度最高可达ns级。     

夹层式中子-γ射线联合探测器设计原理

针对可能存在的单次脉冲高γ射线与中子比、10ns级γ射线和10ms级聚变中子辐射场,根据射线与物质的相互作用原理,初步提出了综合利用电流和计数模式的方法对辐射场中的γ射线和聚变中子进行探测。该辐射场中的γ射线脉冲比聚变中子提前到达,从而降低了辐射探测背景,更有利于信号的提取。     

光电倍增管对数十ms级宽脉冲信号的响应特性研究

提出了数十ms级宽脉冲信号的来源,探讨了光电倍增管响应失真的原因,给出了本实验光电倍增管的应用背景,搭建了宽脉冲信号实验平台,反复调整并测量了光电倍增管对于宽脉冲信号的响应特性,研究了一种测量光电倍增管对宽脉冲信号响应保真的方法,给宽脉冲中子探测器的研制奠定了基础,为宽脉冲中子探测领域的科研任务提供了重要参考。     

贝叶斯理论在脉冲裂变中子能谱诊断中的应用

本文建立了以贝叶斯理论为基础的脉冲裂变中子能谱的数值迭代计算方法,解决了脉冲裂变中子能谱测量的技术难题。对脉冲裂变中子空间输运、物质衰减、探测器灵敏度等进行了分析,将脉冲裂变中子能谱在空间传输中的飞行展宽时间谱理解为出壳时间谱在不同测点的概率分布函数,脉冲中子在不同测点的信号强度分布是出壳时间谱和脉冲中子能谱飞行展宽时间谱的卷积信号,将物质衰减、探测器灵敏度响应等转换环节对中子能谱的影响因子进行了分别处理,消除了通道物质对中子能谱衰减和探测器非线性灵敏度等因素对脉冲裂变中子能谱解谱的影响。研究结果表明,对距辐射源5 m和10 m处的中子波形进行数值处理,均能获得理想的脉冲裂变中子能谱,当考虑传输系统响应函数对中子波形影响时,仍能获得较理想的中子能谱。     

低强度脉冲中子束的数字式n/γ分辨测量

针对低强度脉冲中子束测量,使用高速数字示波器作为数据采集设备,配合BC501A液体闪烁体探测器组建了数字式脉冲形状甄别(Digital Pulse Shape Discrimination,DPSD)测量系统,实现了中子的n/γ分辨测量。系统工作时采集并存储探测器输出的中子与γ射线的脉冲波形及其记录时刻,利用DPSD方法甄别中子实现了中子脉冲高度谱统计;系统具有连续记录和具备时间戳的采集窗记录两种工作方式以适应不同的脉冲中子束强度,并通过分析数据记录中脉冲波形的位置或时间戳,实现了中子事件的时间信息统计。使用该系统在Am-Be中子源上使用采集窗工作模式开展了实验,成功获得中子脉冲幅度谱、中子时间谱以及n/γ甄别谱。     

蒙特卡罗方法在脉冲中子测井中的应用

利用蒙特卡罗中子-粒子输运程序(MCNP)分别模拟了不同脉冲宽度的脉冲中子源产生的中子与地层作用过程中，各种能量的中子和热中子的时间谱；利用不同孔隙度、矿化度、含水饱和度等条件下的热中子时间谱，分析得出储层的宏观俘获截面和孔隙度、矿化度以及饱和度的线性关系，为PNN(脉冲中子-中子)测井方法的理论研究提供了依据。     

中子探测用有机闪烁体的研究进展

中子探测中,由于存在非弹性散射和慢中子捕获等作用,形成了n/γ混合辐射场,增加了中子探测的复杂性。有机闪烁体因其闪烁效率高、衰减时间短、探测效率高被广泛应用于中子探测。脉冲形状甄别是根据有机闪烁体中粒子衰减时间不同引起的脉冲形状差异来甄别n/γ的关键技术。传统脉冲形状甄别方法包括时域和频域甄别方法;近年来,各种机器学习技术也相继应用于n/γ甄别,并取得较好效果。为了更好地使用有机闪烁体和n/γ甄别方法进行中子探测,我们从有机闪烁体的发光机理、脉冲形状甄别原理、有机闪烁体类型及n/γ甄别方法等方面进行了较为全面的分析和综述,并总结了有机闪烁体和n/γ甄别方法的各种性能评价指标。最后,对有机闪烁体和n/γ甄别方法的发展趋势提出了展望。     

600kV ns脉冲中子发生器的一些相关问题的研究

就中子物理飞行时间技术对脉冲中子发生器的需要，对中国原子能科学研究院６００ｋＶｎｓ脉冲中子发生器的聚束和切割性能的某些参量进行分析和计算，将结果与实验进行比较，并把它们用于脉冲化装置的调试     

飞行时间法测量脉冲堆热柱孔道热中子能谱

文章介绍飞行时间法测量中子能谱的基本原理，给出脉冲堆热柱孔道飞行时间谱测量实验的系统设计及时间谱测量结果，利用自行研制的解谱程序求解飞行时间法测量的热柱孔道热中子能谱分布。结果表明，测量能谱较ThermalMaxwellian理论谱偏软，谱峰对应的中子能量为(24.8±7.2)meV。     

蒙特卡罗方法在脉冲中子测井中的应用

利用蒙特卡罗中子-粒子输运程序(MCNP)分别模拟了不同脉冲宽度的脉冲中子源产生的中子与地层作用过程中,各种能量的中子和热中子的时间谱;利用不同孔隙度、矿化度、含水饱和度等条件下的热中子时间谱,分析得出储层的宏观俘获截面和孔隙度、矿化度以及饱和度的线性关系,为PNN(脉冲中子-中子)测井方法的理论研究提供了依据.     

我国脉冲中子测井技术发展综述

脉冲中子测井是以脉冲中子源产生快中子,与井眼和地层物质元素原子核发生作用,通过记录γ射线或热中子,从而进行含油饱和度、孔隙度及水流量等地质和工程参数确定的测井技术。概述了国外几种饱和度测井和氧活化水流测井技术及国内对仪器的引进和应用情况,总结了国内中子寿命和碳氧比能谱测井仪的研发历程,并对我国脉冲中子测井技术的发展前景和突破口进行了阐述。     

脉冲源法测量系统次临界度的进一步分析

脉冲源法是确定反应堆次临界度的一种方法,实际应用中,其适用性与脉冲源的时间特性相关。用解析方法推导了脉冲源的后沿时间波形对诊断次临界系统中子学时间常数本征值的影响,并用数值计算进行了验证,明确了脉冲源法诊断次临界系统中子学时间常数时所需满足的外源条件。结果表明,在目前研究关心的时间尺度范围内,脉冲源法适用的目标诊断量的要求是外中子源的时间衰减深度一定要深于装置的次临界度。     

一种基于~(103)Rh(n,n′)~(103)Rh~m反应的快中子注量监测方法

给出了一种基于~(103)Rh(n,n′)~(103)Rh~m反应监测快中子注量的方法。根据干扰核素半衰期不同的特点,选取合适的冷却和测量时间,降低了~(103)Rh(n,n′)~(103)Rh~m活化率测量中干扰核素的影响。根据152Eu标定实验结果,利用遗传算法优化探测器尺寸,建立探测器蒙特卡罗算法模型。利用模型校正~(99)Mo-~(99)Tcm放射源实验效率,解决了探测器效率标定和射线自吸收问题。开展了快中子注量监测,实验结果与铁、硫、镍等快中子监测箔一致性较好,测量不确定度约为13.1%。     

Effects of Spatial Harmonics on Power Distribution in Accelerator Driven Subcritical Cores

A method for solving the time-energy-dependent diffusion equation was devised to appreciate the effect of spatial harmonics on the power distribution in a subcritical graphite-moderated core with a pulsed fast neutron source. An instantaneous power peaking factor (IPF) was calculated using the thermal neutron flux thus obtained, to characterize the power distribution in the core. In case of a 50-cycles-per-second injections of fast neutron pulses of 3 ms pulse width, it was indicated that the value of IPF increased by 4.1 times with the decrease in the multiplication factor from 0.9951 to 0.9762, accompanying fuel burnup. To appreciate the dependence of the core power distribution on the spectrum hardening of the thermal neutron flux caused by injections of pulsed fast neutrons, comparison was made between the value of IPF and that derived from the time-dependent-one-group diffusion theory where the spectrum hardening of the thermal neutron flux was ignored. It was indicated that the disregard of the spectrum hardening of the thermal neutron flux resulted in the low estimate of IPF that changed from ?1% to ?14% with the decrease in the pulse width of pulsed fast neutrons from 3 ms to 0.15 ms.     

Count-loss effect in subcriticality measurement by pulsed neutron source method, (II) proposal for utilization of neutron detection system operated in current mode

It was pointed out in the previous paper that the neutron decay constant determined by the pulsed neutron source method that employs the neutron detection system operated in the pulse mode is expected to be biased owing to the count-loss effect even when the intensity of pulsed neutron source is not high. To avoid this difficulty, by paying attention to the current mode that is inherently free from the count-loss process, the pulsed neutron source method with neutron detection system operated in the current mode was proposed. Using this method, not only the neutron decay constant but also the absolute value of subcriticality are obtained when a proper time constant of neutron detection system is selected.     

Measurements of Time-Dependent Neutron Spectra from Low-Temperature Ice Block

The time-dependent neutron spectra from the surface of an externally pulsed finite block (156 mm diameter, 160 mm high) of ice were measured at 86, 35, 26 and 16 K over an energy range of 0.0006～0.02 eV and for durations of time extending from 100 to beyond 600 μS following fast neutron injection.

It was found that, at 86 and 38 K, asymptotic equilibrium distribution was established already around 400μs after neutron pulse injection, whereas at 26 K, even after 800 μs, the average neutron energy of the measured spectrum was still slightly higher than that of Maxwellian distribution corresponding to the moderator temperature, and further at 16 K, 900 μs after neutron pulses, the difference between the averages of measured and Maxwellian distribution remained at about 50%.

These results should usefully serve test in neutron scattering kernels, as well as studies for improving methods of calculation.     

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。     

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。