裂变碎片瞬发中子数随质量分布的研究

基于TALYS程序计算结果，我们研发了利用放中子前后裂变碎片的质量分布计算裂变碎片瞬发中子数随碎片质量分布的方法。裂变碎片瞬发中子数随裂变碎片质量分布的形状依赖于裂变产生的激发能如何在两个碎片中分配。这个问题一直以来没有得到很好的解决。     

放中子前裂变碎片质量分布半经验公式

建立了一个放中子前裂变碎片质量分布5-Gauss半经验计算公式。对(n,f)和(n,n＇f) 裂变在~(232)Th-~(245)Cm范围内,公式与实验产额的绝对偏差不超过0.4%,最大偏差不超过0.8%。当精度要求不高时,也可以推广应用于更高激发能裂变。     

稍超瞬发临界系统缓发中子发射率研究

使用蒙特卡罗直接模拟程序计算了弱源点火条件下超瞬发临界5￠的GodivaⅠ快中子脉冲堆缓发中子发射率规律和脉冲引发时刻概率分布。计算结果表明,脉冲引发时刻概率分布的计算结果与实验结果符合较好,所获得的缓发中子发射率规律可合理解释引发时刻概率分布的实验结果。     

中子能谱对瞬发中子衰减测量的影响

为了考察泄漏中子能谱及中子飞行时间对瞬发中子衰减曲线测量结果的影响,运用MCNP-4C程序计算了一个聚乙烯反射金属钚系统的瞬发中子在系统内、外不同距离的衰减曲线.计算结果表明,由于泄漏中子的能量不同,其飞行时间不同,因此,测量的衰减曲线相对堆内的瞬发中子衰减曲线的衰减速度变慢,且随着飞行距离的增加,变慢的程度增大.如果不同能量的泄漏中子的飞行时间差与核系统瞬发中子衰减时间接近,则泄漏中子衰减曲线的衰减指数不能用来表征核系统的瞬发中子衰减常数.     

瞬发γ射线中子活化分析及其应用

热中子与物质产生辐射俘获反应时,发出瞬发γ射线,用高分辨率锗半导体探测器测量瞬发γ能谱,进行能量和强度分析,从而达到识别元素及确定含量的目的,此即瞬发γ射线中子活化分析,简称PGNAA。由于~(252)Cf中子源和锗探测器的发展,PGNAA作为堆中子活化分析     

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。     

浅超瞬发临界系统中子引发持续裂变链的概率

根据中子在核系统中发生不同反应的概率,推导了中子引发持续裂变链概率W( r ,E, Ω ,t)满足的方程;在定态、浅超瞬发临界前提下,采用二阶近似和微扰方法,得到了引发中子源分布下中子引发概率的表达式。由表达式和Godiva-Ⅱ、Caliban、CFBR-Ⅱ脉冲堆的参数得到中子引发脉冲的平均概率分别为0.00032、0.00054和0.00027,采用Godiva-Ⅱ、Caliban自发裂变源引发脉冲实验数据对理论结果进行了比较和分析讨论。     

瞬发裂变中子铀矿测井中超热中子探测器的优化研究

瞬发裂变中子铀矿测井是利用脉冲中子源和超热中子探测器,记录热中子和235U发生裂变反应产生的瞬发超热中子,得到地层含铀量信息的测井方法。为提高仪器中超热中子探测器的探测效率,利用蒙特卡罗数值计算程序MCNP5对中子铀矿测井仪的探测器进行了优化计算研究,得到最优的中子慢化体和中子探测器尺寸组合,并将计算结果用于仪器的改进,取得了满意的实验结果。     

柱形金属铀次临界系统瞬发中子衰减常数测量

次临界核系统的瞬发中子衰减常数α与反应性有着重要联系。采用²⁵²Cf随机脉冲源法测量了一柱形金属次临界系统的瞬发中子衰减常数。为对源中子的影响进行分析,借助蒙特卡罗模拟方法建立模型进行了模拟,对源直穿中子和核系统瞬发中子时间分布特性进行了比较,分析了源中子对瞬发中子衰减曲线的影响。模拟结果表明,对该柱形金属铀系统,源中子注入100 ns后源直穿中子对核系统瞬发中子的影响可忽略。根据分析结果选取了合理起始道,对实验数据进行单指数最小二乘拟合,得到该次临界系统的α为15.5μs^-1。     

基于频域分析方法模拟测量瞬发中子衰减常数

采用基于广义半马尔科夫过程(GSMP)建模的仿真方法模拟随机中子场的瞬态演化,利用相应程序MES模拟了252Cf源驱动噪声测量,通过对泄露中子时间谱的频谱分析给出了系统的瞬发中子衰减常数。模拟结果与实测结果比较表明:次缓发10分时,其误差为7%;次缓发100分时,其误差为3%;可为理论分析核装置安全性提供一种新的技术手段。     

用于裂变瞬发中子谱测量的平行板雪崩计数器研制及性能测试

裂变瞬发中子谱(Prompt Fission Neutron Spectrum,PFNS)是重要的核反应数据,为了测量低于源中子能量的裂变瞬发中子谱,通常是用中子探测器与平行板雪崩计数器(Parallel Plate Avalanche Counters,PPAC)进行符合测量以扣除非裂变事例的影响。针对裂变瞬发中子谱测量的需求,研制了一个由10个单元组成的PPAC。用Maxwell软件模拟了相同尺寸及工作条件下丝状电极电离室和平板电极电离室的电场分布。对该PPAC的结构及其性能测试进行了详细介绍。该PPAC工作于低气压流气模式,每个单元可以独立工作。该PPAC测试的结果为相邻两个PPAC单元之间的时间符合谱半高宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)为620 ps,PPAC与液体闪烁体探测器的时间符合谱γ峰的半高宽为880 ps。测试结果表明:该PPAC的时间响应快,达到预期指标,适合用于高事例率情况下的时间符合测量。     

金属铀钚核系统的瞬发中子衰减常数测量

采用Rossi-a方法开展了金属铀钚核系统在缓发临界和次临界状态下的瞬发中子衰减常数测量,获得了系统在缓发临界时的瞬发中子衰减常数αc.分析了衰减常数a与反应性的关系,并将其与次临界计数率倒数外推和次临界反应性外推的结果作了分析比较.结果表明,在缓发临界下直接测量的数据为0.835±0.005/μs,数据误差是Rossi-a和外推方法的1/6左右.     

瞬发中子测井的铀矿井眼实时校正方法研究

在铀资源勘查过程中,相比与传统自然γ测井,铀裂变瞬发中子测井以其"直接测铀"的优势节约了勘探成本,提高了探测效率.但该技术受井眼条件对源中子的慢化与吸收影响较大,必须进行现场校正,才能保证其解释结果的有效性.本文通过蒙特卡罗模拟手段,铀裂变瞬发中子测井探管内采用14 MeV的氘-氚(D-T)脉冲中子源,源距为30 cm...     

球形浓缩铀装置的中子价值和裂变率分布测量

为得到Rossi-α测量临界装置的瞬发中子衰减常数的空间修正因子，利用²⁵²Cf中子源测量带贫化铀反射层的球形浓缩铀临界装置(CFBR-Ⅱ)的中子价值空间分布，同时用浓缩铀裂变电离室测量该装置的裂变率空间分布，得到该装置的空间修正因子为1.096。     

模拟脉冲源方法计算CFBR-Ⅱ堆缓发临界瞬发中子衰减常数

通过计算国外基准装置缓发临界处的瞬发中子衰减常数,证明了用模拟脉冲源方法计算出的瞬发中子衰减常数是可信的。用该方法计算了CFBR-Ⅱ堆5个次临界状态的瞬发中子衰减常数;线性外推得到缓发临界时系统的瞬发中子衰减常数为0.55μs-1;计算值与试验结果相比存在着偏差。文中简单分析了产生偏差的原因。     

模拟脉冲源方法计算CFBR-Ⅱ堆缓发临界瞬发中子衰减常数

通过计算国外基准装置缓发临界处的瞬发中子衰减常数,证明了用模拟脉冲源方法计算出的瞬发中子衰减常数是可信的.用该方法计算了CFBR-Ⅱ堆5个次临界状态的瞬发中子衰减常数;线性外推得到缓发临界时系统的瞬发中子衰减常数为0.55μs-1;计算值与试验结果相比存在着偏差.文中简单分析了产生偏差的原因.     

瞬发伽马活化分析与中子层析照相联合测量技术

介绍瞬发伽马(中子)活化分析(prompt gamma-ray neutron activation analysis,PGAA/PGNAA)技术的发展应用情况与国际上的最新研究成果。将PGAA与中子层析照相(neutron tomography,NT)技术结合,利用中子层析照相重建结果,得到样品内部三维结构,研究中子束流在样品内部的衰减过程,确定样品内部特定位置处的中子束流强度,获得其强度分布。结合PGAA与NT,可以实现不对样品拆解取样,对其内部元素成分进行三维分布分析。国际上,德国FRMⅡ研究堆与匈牙利布达佩斯研究堆的中子束流上已建成相关装置,并在天文、考古领域得到应用。国内相关研究也相继启动。     

CARR冷中子瞬发γ活化分析系统主要性能测试

使用N型HPGe探测器第一次在中国先进研究堆上通过冷中子束流进行瞬发γ活化分析系统(PGNAA)测量技术研究。应用PGNAA测量系统对NH_4CL、Eu、Au、In、Gd、Al、Fe等单质和化合物进行测量,得到实验测量灵敏度值,同时利用标准放射源~(152)Eu、~(137)Cs、~(60)Co以及~(35)Cl (n,γ)和~( 157)Gd (n,γ)瞬发γ源对探测器在宽能区0.1～8 MeV进行能量刻度和相对效率刻度,并利用金片活化法测量了中国先进研究堆运行功率为15 MW时有无冷源情况下的中子注量率,结果显示有冷源时中子注量率约提高一个数量级,最后论述了瞬发k_0法,为定量实验做好准备。     

放中子前后裂变碎片质量分布的换算

给出了一个裂变中子产额分布的七点计算公式。经与从Ac到Cf范围内的裂变核素、其激发能由自发裂变高到45MeVα粒子诱发裂变的实验比较,该公式能较好地反映中子分布的主要特征。由于中子分布在产额的换算中只是起次要的作用,因此可以用来换算放中子前后质量分布。利用该公式进行换算后的质量分布能很好地再现实验分布的平均趋势。如果将该公式与放中子前裂变碎片质量分布半经验公式联合使用,将可直接计算放中子后的质量产额,而不需要利用任何实验数据,给出的绝对产额预测精度约为±0.5%。