HFETR辐照孔道中子特性研究

采用蒙特卡洛(MCNP)程序对辐照孔道中子特性进行研究,包括各辐照孔道E1.0 Me V时的中子注量率(φE1.0 Me Vf(29))与E0.625 e V时的中子注量率(φE0.625 e Vf(29))的比值k,辐照孔道阳面、阴面样品中子注量率比值,辐照孔道样品最佳布置高度。研究结果表明:高通量工程试验堆(HFETR)辐照孔道k值随轴向和径向变化不同,但平均变化程度一致;9#孔道阳面、阴面材料快中子注量率比值达1.43,而G7、K11孔道阳面、阴面材料快中子注量率比值相对较小,分别为1.21和1.18。综合考虑,对于P15孔道,辐照试验段样品布置区的高度可达500 mm;对于9#孔道,样品布置高度可适当增至600 mm。     

果叶中常量元素和微量元素的中子活化分析

生物样品果叶系选取完整叶子,剔除杂物和叶杆后,洗净、晾干,并干燥、粉碎、过筛、制成均匀粉末状,然后制样。本样品由北京农业大学提供。 果叶中常量元素氮、磷、钾和硅采用14MeV中子活化分析,微量元素采用堆中子活化分析。NBS-SRM-1570作为多元素标准,并配制若干元素混合标准。     

微堆超热中子活化分析在地学样品测定中的应用

微型中子源反应堆(简称微堆)是以高浓铀(235 U)作燃料的轻水欠慢化型反应堆,辐照孔道内存在有较大份额的超热中子和快中子,适合进行超热中子活化分析(ENAA)的实验研究。地质样品成分复杂,在用普通的中子活化分析时,基体元素影响了部分元素的准确测定。为降低基体成分的本底干扰、改善目标元素的测量精密度和检出限,可采用超热中子活化分析的方法。本文利用微堆上安装的屏蔽材料为镉的超热中子辐照孔道,测定了元素周期表中67种元素的约130个核素的镉比,讨论了在超热中子活化分析中某些元素的有利因子及铀裂变和(n,p)反应的干扰情况,验证了微堆ENAA方法在地质科学样品检测中的实际应用,证实利用本方法可测定地学样品中20余种元素,其检出限、精密度和准确度均得到了较明显的改善。该法是常规活化分析方法必要的、有益的补充。     

大样品中子活化分析中的若干问题

由于中子活化分析（NAA）具有灵敏度高、准确度好以及非破坏样品和多元素同时分析等优势,几十年来,中子活化分析广泛用于工农业生产和科研工作中。通常中子活化分析的取样量一般为毫克到克级或微升到豪升量级,前提是在均匀条件下,根据所测定的元素含量或者样品种类来确定。然而,在一些特殊情况下,取样量在克级以下得不到所期望的结果。     

高通量工程试验堆(HFETR)材料辐照中子注量率计算方法验证

材料辐照考验是高通量工程试验堆(HFETR)的主要任务之一,辐照孔道内样品中子注量率的准确计算是进行材料辐照试验的前提。介绍了HFETR材料辐照中子注量率计算的方法,并利用P15孔道材料辐照的计算值与实测值进行对比,对比结果显示,计算值与实测值偏差为7.14%,满足材料辐照考验的预示计算要求。     

中子活化分析参量化的进一步研究——Ⅰ.裂变干扰的参量法校正

112个活化分析感兴趣的(n,γ)反应k_0值的建立,已经使得63种元素的参量法堆中子活化测定成为可能。然而,为了实现堆中子活化分析的全面参量化,尚需进一步解决几个问题。作者对实现裂变干扰和阈反应干扰的参量化修正,以及“远”、“近”测量几何效率的参量化归一提出一些新的建议。 本工作基于~(235)U(n,f)反应在热中子能区的截面服从1/v定律且具有小的Q_0(I_0/σ_0)值,首次建议了“组合核常数”Ik_0,从而实现了堆中子活化分析中裂变干扰的参量法校正。在我院3座反应堆的6个照射孔道上测定了8个主要裂变干扰反应的Ik_0值。这些Ik_0值的堆中子谱无关性质。证实了本法的可靠性。     

金及其伴生元素的动力堆中子活化分析

苏联利用动力堆中子活化分析岩石和矿石中的金及其伴生元素含量。被辐照的样品置于电离室备用孔道。该孔道位于活化区外石墨反射层,直径50mm,此处最大热中子流密度为10~9cm~(-2)·s~(-1),温度80—90°C。样品能在这里长时间(几昼夜)被辐照。利用中子活化分析方法测定金基于放射性俘获的~(197)Au (n,γ)~(193)Au (T1/2=65h)反应和记录的41~2KeVγ辐射能。样品破碎到200目,其含金范围为2×(10~(-5)—10~(-3))％。为定量测量利用标准样P3C-1和P3C-2,其含金量分别为5.21×10~(-3)和9.4×10~(-5)％。被辐照的样品放入聚乙烯安瓿中(直径和高分别为40和20mm),样品质量为15—20g。不仅用全谱中子流还要用镉上中子进行辐照(在后一种情况下安瓿被厚度为O.5mm的镉屏围绕。)。辐照时间与金含量多     

中子辐照下钼的低温热激活变形和辐照软化

本文对退火和应力释放两种热处理中,钼在低温变形条件下的中子辐照效应进行了研究。样品在高通量同位素反应堆的冷却剂温度下进行辐照,剂量在7．2×10^-5-0．28dpa（单个原子的辐照损伤位移）之间。拉伸测试在-50～100℃下进行,应变速度为1×10^-5～1×10^-2s^-1。基于拉伸测试数据的热激活分析被用来研究低温变形机理。退火后的钼在低剂量辐照后,出现辐照软化效应以及屈服应力对测试温度和应变速率的依赖性降低的现象。高剂量的中子辐照只会引起冷硬化。应力释放的钼与测试温度和屈服应力的应变速度的依赖性要弱于退火后的钼,而且其在辐照前后的屈服应力基本不变。激活参数实验值与位错模型的理论预测比较表明：四方应变位错反应的弗舍尔模型预测了清除作用,与双纽模型相比较,其对激活过程进行了更好的描述。辐射与测试温度及应变速率之间不断减弱的依赖关系可以用因中子辐照造成的间隙溶质的俘获作用而引起有效应力的降低来解释。     

CARR仪器中子活化分析自动控制系统设计

在中国先进研究堆设计了一套新的仪器中子活化分析自动控制系统。系统主要由辐照管道、样品架、样品转换器、传输装置和3套可同时连续24h工作的HPGe探测器组成。测量盒内装有无线射频识别(RFID)电子标签,对样品进行实时跟踪和定位。压缩空气作为样品传输动力。系统由组态王Kingview6.55、可编程逻辑控制器(PLC)控制,可实现批量样品辐照、冷却、测量等一体化控制。     

瞬发伽玛活化分析中3种探测器性能比较

利用中国先进研究堆(CARR)热中子束流孔道首次开展了瞬发伽玛中子活化分析(PGNAA)实验。对NH4Cl、Si、Fe、Al等4种样品进行了辐照,同时采用HPGe、LaBr_3、BGO 3种探测器对样品进行实时测量,在瞬发伽玛射线的能量为0.002~10 MeV范围内研究了3种探测器在宽能区的能量线性、能量分辨率、探测效率等性能。     

14MeV中子穿透船238U板状样品评价中子核数据的基准检验

U作为一种重要的核材料,其评价中子核数据的基准检验极其重要。在中国原予能科学研究院的600kV高压倍加器上,通过T（d,n）反应提供的14MeV单能脉冲中子源,利用飞行时间法,测量了板状238U样品的40°和50°泄漏中子能谱,得到的实验结果与模拟结果进行了初步比较。     

HFETR材料辐照精细中子注量率谱研究

采用蒙特卡洛程序(MCNP)模拟计算高通量工程试验堆(HFETR)典型辐照孔道内样品精细中子注量率谱,包括轴向、径向中子注量率谱及172群中子能谱,分析其特点和变化规律,同时比较辐照孔道填充不同材料时的中子能谱。结果表明:不同孔道辐照相同材料及同一孔道辐照不同材料时,所得的能谱分布趋势和特点比较一致。在高能区,中子能谱近似为于裂变中子谱分布;在慢化能区,近似为费米谱分布;而在热能区,近似为麦克斯韦谱分布。     

冷中子导管模拟和参数优化计算

根据冷中子源及后续中子导管的布局参数,采用蒙特卡罗方法模拟计算了冷中子导管C3出口处中子柬均匀性、准直性及注量率等数据。优化表明：a）冷源与后续导管入口间距离应尽可能短;b）中子注量率及发散度均随导管超镜因子m值增大,m值由1．5增至3．0,其Y方向发散度增大24％,注量率提高61％;c）垂直于导管弯曲面方向的发散可以用高斯分布来描述,而导管偏转方向则呈条纹状发散;d）在m=1．5、冷源与堆内导管入口距离为2．29m情况下,束流垂直发散宽度为O．86°,中子注量率为2．44×10^2cm^-2．S^-1。     

Purex流程中溶剂辐解稳定性研究

在乏燃料后处理Purex流程中,TBP／稀释剂由于辐照作用降解对工艺造成危害。本工作采用三种稀释剂：正十二烷,加氢煤油,特种煤油。30％TBP／稀释剂分别以0．1～3mol／LHN03溶液平衡后用60Co源辐照至剂量为5×10^3-5×10^6Gy。对Purex流程中几种主要的辐解产物进行分析测定,对辐照后的样品进行了钚保留试验观测。     

PGNAA方法学的发展与现状

瞬发伽马中子活化分析(PGNAA)为非破坏性、在线测量的核分析方法。目前国际上有30多座研究堆建立了PGNAA实验室。本文介绍了三种定量瞬发伽马活化分析方法:相对法、校准曲线法、k0因子法,阐述了基本原理及其应用领域,以及针对短寿命核素高精度测量的束流斩波器技术,针对大样品测量带来的中子自吸收和伽马自屏蔽效应的内标法。此外还简介了基于CARR堆的热中子瞬发伽马活化分析装置进展情况,对国内的PGNAA问题进行了探讨。     

探测器级特高阻区熔硅单晶的高精度微量中子嬗变掺杂

主要介绍探测器级特高阻区熔硅单晶的高精度微量中子嬗变掺杂技术。技术的关键在于掺杂精度的精确控制。例如从理论计算和实验结果对ρ_0值提出合理要求;辐照孔道的选择和辐照装置的改进;掺杂系数K值的调整;硅单晶样品的模拟试验;辐照时间所严格控制;辐射损伤及其消除的机理等研究工作。所研制的N型(10～100)kΩ·cm NTD FZ Si均匀性好,少子寿命高、晶体纯度高。     

气力输送在反应堆中子能谱样品传输中的应用研究

钍基熔盐堆10 MW固态实验堆设计采用活化法测量反应堆内部中子能谱分布,中子活化样品在堆外装载后通过传输装置将其快速输送到堆内测量位置进行辐照,辐照完后将其输出到能谱样品间进行解谱分析,进而获取堆内能谱分布情况。为实现中子能谱样品快速进出反应堆,设计了一种堆内双层套管中子活化样品气力输送系统,采用Fluent仿真方法研究样品在不同管道间隙下的运动规律。采用气力输送理论对原理样机的流量、两相流压损等工作参数进行设计并对原理样机的结果进行对比验证试验。试验结果表明：样品运动速度、气体流量和压损等测量参数与理论设计值符合较好,设计方法可行,双层套管的结构设计可以实现样品顺畅进出堆芯的功能。     

APCP分析程序使中子活化实验条件最佳化

反应堆中子活化分析(NAA)是近年来迅速发展的核分析技术,由于该方法取样量少、快速、准确、灵敏度高、具有多元素同时分析等优点,适合于生物样品中微量元素的分析研究。实验中,如果感兴趣的元素很多,往往要全面考虑到各个待测元素的放射性核素,选用合适的中子通量和辐照时间、衰变时间、计数时间。在这种情况下,正确合理选择最佳化实验条件是十分重要的。传统的方法是通过反复实验尝试和误差方法来取得,这将变得非常费时费     

仪器中子活化法研究核设施周围土壤中的铀、钍、钾

采用仪器中子活化分析方法测定了从中国西南某核设施场区周边采集的150个土壤样品中的U、Th、K含量。样品在中国核动力研究院实验型反应堆活性区孔道辐照,中子积分注量为3×1017/cm2。照射后的样品在相同几何条件下用高纯锗γ射线能谱分析系统测量其γ放射性。用相对比较法,求出待测元素的含量,并用统计理论分析了对照区与异常区土壤中U、Th、K三种元素含量的相关性。结果表明,异常区和对照区的3种元素含量及Th/U比均呈负相关或相关性不强。另外,U、Th在土壤粘粒中的含量较土壤其它组分中的要高,这个趋势U比Th更加明显。     

中子三轴谱仪输入谱模拟与优化计算

根据冷中子源及其后续中子导管的布局与参数,采用蒙特卡罗方法模拟计算了中子三轴谱仪的输入谱,获得了中子束均匀性、发散度及注量率等参数。模拟结果表明：冷源与导管人口间距离L不宜小于0.1m,在距离为0.5m时导管出口处注量率达到最大3.96×10^8cm^-2s^-1。;中子注量率及发散度均随导管超镜因子m增大而增大,m值由1.5增大到3后,其水平方向的发散度几乎不变,垂直方向最大发散度增大约87.7％,注量率增大25％;垂直方向和水平方向的发散均可以用高斯分布来描述,但水平方向的发散伴有离散峰;在m为1.5,L为2m情况下,束流水平和垂直方向的最大发散度分别为0.85°和0.81°,中子注量率为2.86×10^8cm^-2s^-1;得到了针对三轴谱仪的导管优化参数。