用大角度伴随粒子法测量聚变中子产额及其校对实验

描述了用大角度（１７８．２°）伴随α粒子方法测量绝对Ｄ－Ｔ 聚变中子产额及其校对实验。为此，设计和加工了一套三叉管校对靶室。α粒子探测器分别置于与Ｄ＋ 束成９０°、１３５°和１７８．２°的方向上。测量和比较了三个方向的α粒子谱和绝对中子产额。分析了实验误差来源。并对实验结果进行了讨论。

聚变中子产额铜活化法γ-γ符合计数系统的研制

介绍了测定聚变中子产额铜活化法的原理、γ-γ符合计数系统、软件结构和功能、标定等。γ-γ符合计数系统中 ,辐照样品的计数指令发出后 ,计数、存储、数据处理到输出最终测量报告 ,全部由计算机进行控制 。

中子产额活化测量法中γ-γ符合探测效率的模拟计算

为了估计聚变中子产额Cu活化测量法中加速器中子源刻度与实际测量中几何条件不一致对测量结果的影响,通过对MCNP进行二次开发,用蒙特卡罗方法计算了这两种情况下有角关联的γ γ符合探测效率,通过与刻度实验结果比较,验证了计算结果的正确性,得出了几何条件的差别引起探测效率的增加小于3%的结论。

靶室散射对ICF中子产额用铅活化法测量准确性的影响

通过用MCNP4B程序计算在铅样品中的来源于靶室散射中子的注量和来源于未经靶室散射的源中子注量,结合由ENDF/B Vi评价数据库给出的中子铅活化核反应截面,得到了在铅样品周围存在不同屏蔽材料时,神光Ⅱ靶室散射对聚变中子产额用铅活化法测量准确性影响小于1‰的结果。

厚铍靶9Be（d，n）反应中子产额测量

能量在3MeV以下厚靶D-Be反应的中子产额实验数据至关重要，但较为缺乏。本工作在北京大学4．5MV静电加速器上对氘束轰击厚铍靶的中子产额进行测量。对入射氘核能量在0．35～2MeV之间的若干能量点用长中子计数管进行了0°方向中子产额、中子角分布及中子总产额的测量。与已有的测量结果和经验公式进行了比较，并拟合出氘束轰击厚铍靶中子总产额的经验公式。

铜活化法诊断神光Ⅲ主机装置氘氚中子产额

介绍了铜活化诊断氘氚中子产额的测量原理,分析了^62 Cu和^64 Cu两种活化核素在符合测量中的贡献。针对不同范围内的中子产额测量,提出了系统灵敏度相对标定法和^64 Cu活化核标定法。通过添加中子屏蔽锥测量了标定场所散射中子影响。计算评估了^63 Cu（n,γ）^64 Cu反应过程对活化测量的影响。在神光Ⅲ主机装置上,利用该系统测量了直接驱动氘氚中子产额。实验结果表明：氘氚中子产额在10^9-10^13范围采用相对标定方法较为合适^,64 Cu活化核的标定方法适用于10^12-10^16范围内产额测量。标定场所散射中子对灵敏度标定因子影响约0.4%。^63 Cu俘获辐射反应在^64 Cu活化核标定中贡献小于1%。目前神光Ⅲ主机装置直接驱动氘氚中子产额约8×10^12。

离子源及厚靶参数对氘氚反应中子源中子产额的影响

用厚靶氘氚(D-T)反应中子产额的计算方法模拟计算了入射氘离子能量为120 keV时D-T中子源的中子产额。研究了氘离子源产生的束流中单原子氘离子(D+)及双原子氘离子(D2+)比例对中子产额的影响。结果表明,提高D+比例,同时降低D2+比例将有效提高中子产额。另外还研究了不同靶膜材料及组分引起的中子产额变化。表明中子产额与靶膜中氚的含量成正比,与靶膜元素的原子质量成反比。同时分析讨论了离子源品质及靶参数对中子源整体性能的影响,得出离子源束流品质的提高对中子源整体的设计至关重要。最后,模拟计算了靶膜表面有氧化层情况下中子产额的变化,并与实验结果作了对比。在此基础上提出了一种新的靶设计方案,并对其物理可行性进行了研究。

用BF_3探测器阵列测量"神光Ⅱ"辐射驱动DD中子产额

利用激光辐射驱动充纯氘燃料的内爆靶丸,完成了'神光Ⅱ'激光装置辐射驱动内爆出中子实验.通过BF3探测器阵列测到了DD中子产额.中子产额103～105,测量误差±20%到±100%.实验结果表明:燃料中加杂质后,中子产额明显下降.

氧化层厚度对氘氚中子产额影响研究

对氚化钛膜表面氧化层厚度对氘氚中子产额的影响进行了理论与实验研究。理论计算表明,能量为120keV的氘核入射氚化钛膜的深度为833nm,入射钛氧化层的深度为527—577nm。实验结果表明,氧化层降低了氘氚反应的中子产额,且中子产额随氧化层厚度的增加而减小,氧化层厚度低于220nm,中子产额与氧化层厚度的线性关系为Y=(7.524-0.01326X)×106。

靶膜对中子管中子产额的影响分析

分析影响中子管中子产额的3个方面因素。靶膜材料选用单质金属钛或锆,要求纯度达到99.99%,纯度越高单位面积内吸附氚气越多,氘氚核反应的概率就越大。除单质金属靶膜材料外,还可以选用Ti-Mo合金替代单质金属靶材料;靶膜镀制工艺是保证靶膜质量的关键,要保证镀膜的本底真空度高于10-4 Pa,氩气的纯度达到99.99%,同时镀靶膜时给靶基加以400℃高温和200V直流偏压,以增加靶膜的附着力,最大限度地保护靶面不被氧化;靶膜厚度选择在1.0～1.5mg/cm2之间较为合适,既能保证氘氚核反应在有效深度范围内核反应概率达到最大,又不浪费氘氚气体。因此只有选择高纯度的靶膜材料、良好的靶膜镀制工艺和合理的靶膜厚度,中子管才能输出高的中子产额。

中子产额大于1．5×10^（10）n／s的密封中子管

报道了一种中子产额大于１．５×１０１０ｎ／ｓ、靶和离子源都可拆卸的密封中子管，以它为核心研制的密封中子发生器已被用于中子照像等领域，并取得了较好的结果。

激光直接驱动内爆中子产额实验诊断

利用激光驱动充 DT燃料的内爆靶丸 ,完成了“神光 ”激光装置首轮内爆出中子实验。通过超快猝灭塑料闪烁探测器测到了直接驱动内爆中子产额。中子产额 10 7～ 10 9,测量误差± 7%～± 10 %。中子产额实验值与理论部提供的计算值 (爆推靶 )在± 2 0 %范围内一致。

d-T和d-D中子产额的可视化计算

开发了一种用于计算d T和d D中子产额的计算机程序,并对程序所涉及的相关物理问题以及可视化界面、程序流程和功能特点进行了介绍。

非平衡辐射烧蚀对内爆中子产额的影响

利用1维多群非平衡辐射输运RDMG程序,对不同能谱分布的辐射场驱动的靶丸的辐射烧蚀过程及中子产额进行了模拟计算,并与实验测量结果进行了初步比较。结果发现,辐射驱动源的能谱平衡性,特别是高能金M带成分对内爆靶丸产生预热效应,降低核燃料区压缩度,电子及离子温度,从而显著降低了中子产额。计算结果表明:中子产额随CH壳厚增加而下降,该变化规律与实验结果基本符合。

氘氘中子产额铟活化诊断方法

提出了活化法测量DD中子产额的实验方法,该方法可提高DD中子产额测量的精度。方法基于铟同位素115In与DD中子的非弹性散射反应,活化反应释放的γ射线被HPGe探测器记录,根据活化系统标定灵敏度推算出中子产额。分析了探测器记录的活化γ射线数与中子产额间的关系。介绍了一套活化测量的系统设计。通过蒙特卡罗方法模拟了活化样品出射的γ射线数与样品厚度的关系,模拟结果表明:样品厚度取为1cm可兼顾活化效率和测量精度。在加速器上对铟活化样品进行了标定实验,实验结果表明:在聚变中子产额大于2×109的实验中可使用铟活化诊断方法,中子产额测量的相对标准误差在10%以内。随着聚变中子产额的不断提高,铟活化测量中子产额的精度可进一步提高。

稠密等离子体聚焦装置的中子产额及其稳定性研究

叙述了稠密等离子体聚焦装置(DPF)作为中子发生器的工作原理,讨论了影响DPF中子产额及其稳定性的一些因素和改进措施。利用不同电极形状、不同绝缘气体的场崎变开关可以很好地提高聚焦装置的运行性能,使装置输出中子的起伏由过去的约两个量级降到目前的3倍左右。通过对腔内电极的清洁,在不更换气体的条件下,中子产额无明显下降。

中子扫描变象管的最小可探测脉冲中子产额

本文从噪音理论出发导出了中子扫描变象管的探测方程 ,从而求得了中子扫描变象管可探测的最小脉冲中子产额 ,而且讨论了记录系统灵敏度对探测阈的影响 .中子扫描变象管的静态实验证实了聚乙烯加碘化铯组合中子阴极的可行性和理论分析的正确性 .

虚拟仪器技术在D-T靶中子管中子产额测量中的应用

虚拟仪器是计算机辅助测试(CAT)领域内最具活力的一项技术。介绍了利用虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI的强大功能实现中子测试过程中探头标定、信号采集、测量分析和结果处理的一次实践。

DT聚变脉冲中子产额的活化测量法

设计了一个测量高强度DT聚变脉冲中子产额的活化探测器。该探测器由中子慢化体、天然银片、塑料闪烁体和光电倍增管组成,其输出电流通过一个小电流计来获取。通过分析探测器在直流标定和脉冲测量两种状态下输出电流的变化曲线,求解出了特征参数,进而推导计算出DT聚变脉冲中子源的产额。实践证明,这种测量方法与传统的活化法相比,减少了对活化片截面数据准确性的依赖,具有简单、方便、近似在线测量等优点。

中子发生器中子产额智能控制方法初探

将模糊控制、神经网络和传统PID控制三种方法相结合,设计了一种智能控制方法.该方法既具有自学习、自适应的优点,同时又可以很好地在控制过程中利用已有的经验知识,在线整定PID控制的三个参数,将中子发生器的产额控制进一步智能化.该方法以产额为反馈信息,直接稳定产额,比传统自动控制方法的控制精度和稳定性更高.