裂变谱中子诱发^(235)U裂变产物核Xe的产额评价

裂变产额是核工程应用和核物理科研中最重要的基础核数据之一,特别是裂变气体产物核,对核装置的设计、运行有不可忽视的影响,因此对中子诱发裂变的气体产物核裂变产额进行评价,得到可靠的产额对核工程的应用和基础研究核技术的发展具有重要意义。本工作针对裂变谱能区中子诱发^(235)U裂变的Xe气体产物核,在EXFOR实验数据基础上,采用基于Zp模型的裂变统一评价方法,对其所在质量链的裂变产物的独立产额、累积产额进行了统一拟合评价,并与现有评价库中Xe的产额进行了比较,对存在分歧的产额进行了进一步分析,给出了合理的解释。与传统方法比较,统一评价方法给出的产额具有更好的可靠性和合理性,同时解决了传统方法独立产额、累积产额不自洽的问题。

核电厂堆用^(235)U裂变电离室性能影响因素模拟研究

为了研制性能更加优异的核电厂堆用^(235)U裂变电离室,利用Geant4模拟软件研究了电离室外壳材料、^(235)U镀层厚度、^(235)U丰度及电极间距等参数对电离室性能的影响,并对^(235)U镀层样品进行了拉曼光谱分析。模拟结果表明:(1)1 mm厚的钛金属可作为堆用裂变电离室外壳;(2)^(235)U镀层最佳厚度约为3μm,镀层厚度的影响机制与“自吸收层”和“出射层”有关;(3)^(235)U丰度变化仅影响电离室探测效率,最佳镀层厚度不变;(4)当可电离气体压强分别为0.1 MPa和0.4 MPa时,电极间距分别大于等于6mm和3mm即可区分U原子衰变产生的a粒子信号。拉曼光谱分析结果表明镀层成分主要为U,O,与所建模型一致,保证了模拟结果的可靠性。

^(238)U裂变电离室测量25.5MeV中子注量率

在飞行时间谱仪测量中子能谱的基础上,利用238U裂变电离室测量了中国原子能科学研究院HI-13串列加速器产生的25.5 MeV中子注量率。为验证该裂变电离室测量快中子注量率的可靠性,在中国原子能科学研究院5SDH-2串列加速器上,利用该电离室和伴随α粒子装置同时测量14.8 MeV中子注量率,结果在不确定度范围内一致。

特征荧光X射线吸收法精确测定基于铍膜的^(235)U裂变靶厚度

研究发展了一种基于特征荧光X射线吸收谱的、可精确测量裂变物质质量厚度的方法,系统分析了测量不确定度。实验结果表明,该方法可有效测定基于铍膜的235U裂变靶质量厚度,测量不确定度小于5%,其不确定度主要来源于测量的统计性。

^(235)U微型裂变电离室工作电压选取方法优化与应用

为解决^(235)U微型裂变电离室连续在多个中子注量水平差异较大的通道进行中子注量测量时无法正确选择工作电压导致坪斜较大的问题,本研究结合^(235)U微型裂变电离室的饱和电流和进入饱和区的起始电压均随中子注量增大而增大的特性,采取分别在最低和最高中子注量测量通道执行坪曲线试验,据此建立^(235)U微型裂变电离室在2个测量通道中的坪斜特性曲线,定义其中坪斜变化较小的范围为最优工作电压范围,并以最优工作电压范围和工作电压实际允许调节范围取交集的方法选取实际工作电压,该实际工作电压可使得介于最低和最高中子注量之间所有测量通道的坪斜均保持在相对低的水平。实际应用证明,根据该最优工作电压范围取交集法选取的实际工作电压,对于所有中子注量水平测量通道都是均衡最优的。

核燃料棒^(235)U富集度均匀性扫描装置中的中子慢化系统计算

对于核燃料棒235U富集度均匀性扫描装置,为了合理有效地利用252Cf中子源,提高检测灵敏度,需要合理选择中子慢化材料,优化中子慢化过程。本文利用Monte Carlo方法对中子慢化系统进行了优化计算,在保证慢化中子(En<1MeV)通量密度较高和235U与238U的裂变反应几率比R5/8也较高的前提下,给出了几种慢化材料及其组合的结果。

用薄膜^(252)Cf源测定ST451快中子探测器的相对效率

本文叙述了用飞行时间测量^(262)Cf瞬发裂变中子能谱来刻度ST 451探测器的快中子相对效率响应的方法。在飞行时间谱仪中,一个流气式的微型电离室作为裂变碎块的探测器。文中给出了对实验数据的处理和修正的过程。得到了阈值分别为0.420、0.625、0.825、1.168、1.565和1.882MeV中子能量从几百keV到10MeV范围内的相对探测效率。实验结果与用Monte Carlo方法计算的效率作了比较。

裂变产额的Z_(p)模型评价方法及燃耗不确定度分析

裂变产额在核科学技术和核工程中有着重要的应用,发展可靠、高效的产额评价方法和相应燃耗计算不确定度分析方法,对于建立高质量的产额数据库具有重要的意义。本文根据裂变产物核衰变模式和衰变分支比,建立独立产额与累积产额的转换矩阵,用于Z_(p)模型的扩展,使之适用于独立产额和累积产额的统一描述,并以此建立了用于产额统一评价的拟合程序ZpFit。把ZpFit程序应用于中子诱发^(235)U裂变产物产额评价,获得了自洽的独立产额、累积产额和相应的协方差数据,并建立ENDF格式的中子诱发^(235)U裂变的产额数据库。在此基础上,计算了UAM燃耗基准题的TMI-1栅元的k_(inf)、重要核素原子核密度的不确定度,比对了本工作评价的产额数据和ENDF/B-Ⅷ.0评价库中产额数据传递给响应量的相对不确定度,结果基本一致,差异不大。

基于小型中子发生器研究堆燃料组件^(235)U富集度的测量方法研究

燃料组件中235U富集度测量方法普遍采用中子活化法和质谱法。由于中子活化法测量设备庞大和质谱法破坏样品的缺点,无法作为快速、便携测量燃料组件235U富集度的有效手段,不适于作为燃料组件管理和运输过程中铀同位素富集度的测量验证手段。为此,研发一种以小型中子发生器(14 MeV中子源)为激发源的快速、便携测量燃料组件235U富集度方法。依据特定裂变核素平均产额之比与235U富集度的近似线性相关性,成功地测量了235U富集度范围为10%~90%铀样品。

ITER中子通量监测器原型的研制

研制的用于国际热核实验堆(ITER)的中子通量监测器由裂变室探测器组合构成,包括两只不同灵敏度的阴极上涂有高纯裂变材料235U的裂变室探测器和一只未涂裂变材料的'空白'探测器。此组合用于中子、γ射线、硬X射线的混合辐射场条件下对中子的测量,可完全扣除后两种辐射对中子通量测量的影响,提高测量精确度。探测器的电压坪长、坪宽、坪斜、计数坪特曲线及宽度、输出脉冲宽度和探测系统计数率等主要参数经测试已达到设计要求,部分参数(如计数率)已接近ITER近期的技术水平。通过提高相关材料的纯度、优化裂变室结构和采用Campbelling模式及高精度的信号选择器,可研制出适用于ITERD D聚变条件下(低聚变中子产额)的快中子通量监测器。

IHNI-1中子束快中子注量率测量

为检验和确定用于硼中子俘获治疗(BNCT)的医院中子照射器(IHNI-1)的快中子污染源项,设计了用于快中子注量率测量的包硼^(235)U裂变电离室。利用MCNP程序对电离室的注量响应进行优化设计,计算包裹不同厚度硼壳时电离室的注量响应曲线,最终选择35mm厚B4C壳作为低能中子屏蔽层。利用该电离室测量IHNI-1热中子和超热中子束的快中子注量率,并与模拟计算值比较。结果显示,实测的中子束比模拟计算结果具有更多的快中子成分,低于国际原子能机构(IAEA)推荐的目标值。