中子多芯硼管探测器热中子灵敏度检测研究

中子探测器用于测量未知中子辐射场的中子信息时,热中子灵敏度是中子探测器的一项重要参数,需提前对其进行热中子灵敏度的检测,以保证数据的可靠性。此外热中子灵敏度也是中子探测器性能优劣的一个重要指标,指导着探测器的改进和应用。为检测某中子多芯硼管探测器样件的热中子灵敏度,提出一种在非标准中子场下测量热中子灵敏度的实验方法。该方法通过慢化同位素中子源建立含有热中子的中子场,利用活化箔法对探测器所在空间处的热中子注量率进行绝对测量,进而求得该中子探测器的热中子灵敏度。此外,对于不同几何布置下该中子多芯硼管探测器的热中子灵敏度检测结果进行实验分析,确定优选的几何布置。结果表明:该中子多芯硼管具有良好的热中子灵敏度,且测量结果与厂家在标定的结果吻合良好,验证该热中子灵敏度检测方法的可行性与准确性。此实验方法为后续开展探测器的结构设计、优化等提供便利。

中子符合计数研究中^(252)Cf源强的影响分析

具有中子多重性的^(252)Cf源是中子符合计数实验测量和装置标定的首选。本文利用数值模拟手段研究^(252)Cf源强对中子符合计数的影响。根据中子符合计数实验的数据处理方法,通过生成带自发裂变事件标签的中子脉冲序列,按照移位寄存器的数据处理逻辑对中子脉冲序列进行处理,给出中子符合测量模拟结果。基于对不同源强下前景(R+A)和背景(A)的中子多重性分布的模拟结果,定量分析源强对真符合计数在前景测量结果中占比的影响。结果表明,在^(252)Cf源强为每秒几百或几千个中子时,真符合计数在R+A的中子符合计数中占绝对或明显优势(超过50%),推荐作为实验的中子源;源强为每秒几万个中子时,真符合计数在R+A的中子符合计数中占比约10%;源强达到每秒几十万个中子时,真符合计数淹没在偶然符合计数中(占比约1%),不建议用作实验的中子源。本文的研究可以为实验的源强选择、实验数据的有效性检查提供一个参考。

改良全蒸发技术测量铀同位素比

全蒸发热表面电离质谱(TE-TIMS)是测定铀主同位素比(^(235)U/^(238)U)最经典的方法,但受限于强峰拖尾等因素影响,次同位素比(^(234)U/^(238)U、^(236)U/^(238)U)的测量精密度不高,存在偏差。本工作研究目标动态加热程序、动态和静态相结合的接收程序、强峰拖尾校正、不同接收器效率校正、质量歧视校正等,建立了改良全蒸发-热表面电离质谱技术(MTE-TIMS)高精度测定铀同位素比的方法,通过测试标准物质验证方法的准确性和可靠性。结果表明:采用MTE-TIMS法测量^(235)U丰度为2%的铀样品,其^(235)U/^(238)U、^(234)U/^(238)U和^(236)U/^(238)U的方法精密度分别为0.024%、0.06%和0.19%,测量值与参考值的偏差分别为0.025%、0.19%和0.38%。

量热法测定238Pu样品热功率的不确定度评定

量热法是通过测量放射性核素衰变产生的热功率,结合样品的同位素组成等来推算核素质量的一种非破坏性分析方法。制备了4个热源工作标准样品,二氧化钚含量分别为0.292、0.578、0.582和1.457 g。首先测量电标样,将电标样的输出功率与量热仪的测量结果进行拟合,得到工作曲线的函数,y=0.0069x^(2)+1.0488x-0.001。使用量热仪对工作标准样品进行测量,使用此方程进行修正,就得到了样品的发热功率。用实例对量热法测定238Pu热源样品的热功率不确定度评定。测量结果的不确定度由仪器综合稳定性、制样、标准物质、回归工作曲线和重复测量等所引入的不确定度分量组成。在对各个不确定度分量进行量化的基础上,通过合成得到测量结果的标准不确定度,再乘以95%置信概率下的扩展因子2,得到测量结果的扩展不确定度。

氧化还原电位滴定法测量铀含量的不确定度评定

精密测量含铀核材料中的铀总含量是核设施开展核材料衡算及产品质量控制工作的重要一环。本工作通过开展模拟实验和不确定度评定,比较了硫酸亚铁还原-重铬酸钾氧化电位滴定法测定铀含量的GB 11841—1989和ASTM C1267-17两个标准方法及其中三种操作步骤的细节差异。结果显示,三种步骤的总合成不确定度均低于0.1%的国际目标值水平;GB 11841—1989测量2~3 g样品步骤的不确定度最小,更适合于标准物质定值测量;在日常测量工作中,样品的称量选用GB 11841—1989测量0.20~0.25 g样品步骤更好,重铬酸钾溶液配制和滴定选用ASTM C1267-17的步骤更好。

国家核安保风险指标体系的构建

随着国际核恐怖袭击风险的逐年上升,国内迫切需要开展核安保风险的分析和评价。本文基于核安保工作的内涵,使用基于典型复杂大系统评价理论的层次分析法构建了3个层次涵盖64个指标的国家核安保风险指标体系,旨在为国家核安保风险动态监测、实时预警及辅助决策提供技术基础;通过与美国降低核威胁倡议组织核安保指数进行对比分析,对建立的国家核安保风险指标体系的科学性与不足进行了论述;最后,对后续利用指标体系构建国家核安保风险评价平台面临的困难进行了梳理,对平台构建提出了建议。

放射性物质活度及其运动速度对SPM报警数据影响

采用线性自动化移动系统携带特殊核材料和放射性物质对基于谱分析的门式车辆放射性物质监测系统(SPM)进行了多种研究试验。通过对SPM采集到的γ计数率数据进行分析,得到了特殊核材料和放射性物质的活度及其运动速度与SPM的γ计数率之间的关系,提出了一种改进SPM报警算法以提高报警准确率的方法。

放射源自动屏蔽装置设计

介绍了一种放射源自动屏蔽装置的设计。该装置采用屏蔽体和电控旋转或平移装置组合设计,可用于辐射防护仪器的性能测试,具有自动使放射源处于屏蔽状态或暴露状态功能,解决了测试过程中放射源频繁取放的问题,提高了测试效率,避免了放射源对测试人员身体健康带来的危害。

一种智能人体放射性检测及疫情防控出入控制系统设计

该文介绍一种用于核设施出入口管控的智能人体放射性检测及疫情防控出入控制系统的设计。该系统集多种设备功能于一体,可实现自助式人员身份验证、放射性检测、体温检测及通行控制,可将通行人员实时检测数据自动传输至后台数据管理系统,方便人员信息查询及密切接触群体的追踪查找,既可以对进出人员进行安全管控,又可以有效降低疫情传播风险。

门式辐射探测器增加用于核素识别小型探测器的模拟分析

第一代门式辐射探测器(RPM,Radiation Portal Monitors)通常使用大型塑料闪烁体(聚苯乙烯等有机物)作为探测器,用于测量集装箱货物的伽马辐射水平,仅能提供一定辐射水平情况下的报警功能。为加强边境口岸、核材料与核设施出入口及大型公众活动场所出入口放射性物质探测和识别能力,拟利用实验室伽马探测器、放射源、出入口设施等条件,在第一代RPM中增加小型辐射探测器NaI(Tl)或LaBr_(3)(Ce)来实现该功能。在实验之前,通过对探测器建立模型,进行蒙特卡洛模拟计算,从而确定探测器种类、尺寸和位置关系等不同影响因素下的响应阈值。模拟结果表明:LaBr_(3)(Ce)探测器比NaI(Tl)有更好的能量分辨率,可在更低的阈值下开展核素识别。对于长度大于5.08 cm(2英寸)的探测器而言,探测器的输出能谱不再发生明显变化,因此在实际选择时可以选用5.08 cm(2英寸)大小的探测器。另外,还分析了源的不同活度、源与探测器的相对高度、源的移动速度等组合因素对探测器接收到伽马数量的影响。通过上述模拟分析,为下一步探测器的选型与实验测量工作提供了参考依据。

γ计数率法监测集装箱车辆中天然放射性物质

采用集装箱车辆携带天然放射性物质和/或特殊核材料对门式车辆放射性物质监测系统(RPM)进行了多种研究试验。通过对RPM采集到的γ计数率数据进行分析,验证了天然放射性物质的质量和特殊核材料的活度与RPM的γ计数率之间的关系,研究了车辆通过速度对RPM的γ计数率的影响,建立了一种通过RPM的γ计数率快速评估天然放射性物质中是否藏有特殊核材料的方法。

中国核安保面临的挑战与机遇

文章介绍了核安保的基本概念和内涵,阐述了核安保与核安全的区别与联系。按照“9·11”事件、全球核安全峰会等关键事件节点划分,介绍了国际核安保事业的三个不同历史发展阶段,并阐述了我国核安保工作的现状。梳理分析了我国核安保目前面临的挑战:一方面随着新技术的广泛应用,出现“低慢小”、网络攻击等新型核安保威胁;另一方面随着核工业的快速发展,新型反应堆、乏燃料后处理、核设施退役等工作催生了新型核安保及核材料管制技术需求;文章最后从法规标准体系完善、核设施安保能力提升、核安保监管能力加强、核安保科研工作规划、国际交流与合作等角度提出了应对新形势下核安保挑战的措施建议。

基于粗糙集的电网覆冰事故预警模型

针对单一因素难以有效对电网覆冰事故进行预警的现状,该文分析了导致电网覆冰的多个影响因素,如温度、相对湿度、降水量、风速、海拔高度等。以这些影响因素为条件属性、以电网覆冰事故情况为决策属性,在收集相关数据的基础上,建立了初始决策表。针对应急预警系统中信息不完备与信息冗余并存的特点,引入粗糙集模型对初始决策表进行了不完备信息处理、属性离散、属性约简以及预警规则的提取。最后得出不同影响因素取值组合条件下的预警规则,为电网覆冰事故预警提供参考。

基于概率情景的多场点系统地震风险分析方法

该文针对传统地震危险性分析方法面向多场点系统(诸如某一区域内多个建筑、某个基础设施网络)整体地震风险计算时的局限性,提出了基于概率场景的多场点地震风险分析方法。该方法首先结合地震潜在震源的震级概率分布函数以及地震动预测公式,并考虑地震动空间相关性模型,通过随机模拟生成大量的概率地震情景(地震动分布图),在地震情景集及相应概率信息的基础上对一些典型的多场点系统,例如独立多场点系统、串联多场点系统、并联多场点系统等进行了系统风险分析。并通过对比分析单场点与多场点系统的地震风险,对比分析考虑和不考虑地震动估计误差空间相关性两种情况下的多场点系统地震风险,最终得出了三种类型多场点系统地震风险表现的不同特征。结果表明:不考虑空间相关性会导致独立多场点系统高估低水平损失的概率、低估高水平损失的概率;会导致串联系统风险估计整体偏高;会导致并联系统风险估计整体偏低。

核安保——安保领域的皇冠

从核安保基本要素及措施分类、分区等角度,介绍了核安保的基本理念,综述了国际原子能机构、美国及中国在核安保领域开展的相关法规及技术工作现状;从系统设计及建设、设备选型两个层次介绍了核安保系统的要求。针对新形势下核安保领域面临的网络安保、低小慢飞行器防御、水下防御、地下防御等挑战,提出了核安保技术未来发展的建议。

基于谱分析的新型通道式辐射探测设备在口岸的应用

目的全面检测与评估基于谱分析的通道式辐射探测设备的性能,探索其在口岸的应用。方法根据国家标准GB/T 31836-2015《辐射防护仪器用于探测和识别非法放射性物质运输的基于谱分析的门式监测系统》,对基于谱分析的通道式辐射探测设备的探测性能、环境耐受性和长期可靠性进行检测。结果在14种放射源/放射性材料的2100次试验中,基于谱分析的通道式辐射探测设备的核素识别正确率为98.6%,温度、湿度、沙尘、振动、静电、射频场、磁场、环境本底等环境因素对设备探测性能无显著影响;累计1100 h的长期可靠性检测中,设备未出现故障;设备所有性能指标均满足国家标准要求。结论基于谱分析的通道式辐射探测设备可应用于口岸现场的核辐射监测。