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NH4CL、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152Eu、137Cs、60Co以及35Cl(n,γ)和157Gd(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k0法,为定量实验做好准备。

煤对γ射线的吸收与散射及对中子瞬发γ能谱的修正

研究了煤对不同能量γ射线的吸收和散射规律,并结合煤体的中子场分布,实现了对元素的中子感生瞬发γ能谱的修正。

基于瞬发伽马射线中子活化分析煤质的方法研究

为解决当前基于热分析技术对煤炭质量检测存在效率低、周期长的问题,提出基于瞬发伽马射线中子活化方法对煤质进行分析的思路。在对瞬发伽马射线中子活化方法基础理论研究的基础上,验证了该分析方法的可行性;而后根据理论基础完成中子源和伽马射线探测器的选型;最后,通过试验得出不同元素含量与不同特征伽马射线数目之间的换算公式,为实现煤质的快速、高效分析奠定了扎实的理论基础。

瞬发中子衰减常数测量模拟程序

为研究瞬发中子衰变常数α的实验方法和改进相关测量技术,在中子输运程序的基础上,开发了α测量的模拟程序。可以模拟中子输运和α测量的全过程,利用该程序对球形金属装置的测量全过程进行了模拟,模拟结果均与设定的值一致。该程序实现了Rossi-α法的A/C值的计算和Feynman法测量过程模拟,从而弥补了普通中子输运程序的不足。

基于CIFLog的铀裂变瞬发中子测井解释模块设计与研发

铀矿γ测井是一种“间接测铀”方法,铀裂变瞬发中子测井是“直接测铀”方法,中子测井技术有其独特的优势,有望替代γ测井技术。经过多年的生产应用,γ测井已经有比较成熟的数据解释软件系统,但是铀裂变瞬发中子测井没有能够投入生产的应用软件。文章根据测井软件系统CIFLog的特点和结构组成,将铀矿测井的五点式反褶积分层解释法通过模块实现,集成于CIFLog系统中,再利用CIFLog测井解释模块,对解释数据进行可视化呈现,生成专业的成果展示,为铀裂变瞬发中子测井的应用提供可靠的应用软件系统。

反应堆瞬发γ活化成像技术研究进展

瞬发γ活化成像技术(Prompt Gamma Activation Imaging,PGAI)是基于瞬发γ中子活化分析技术(Prompt Gamma Neutron Activation Analysis,PGAA)的一种新型元素成像技术,具有PGAA非破坏性、高灵敏度的多元素分析特点,同时可研究大体积样品内元素含量的三维分布情况。与移动中子源(如同位素中子源、加速器中子源)相比,反应堆中子源具有高通量的冷/热中子,因此,基于反应堆中子源的PGAI装置具有更加广阔的应用前景。鉴于PGAI技术的重要性,主要介绍了PGAI技术原理和测量方法、列举了国内外具有代表性的PGAI装置及特点,并指出当前PGAI技术研究现状与应用进展。其中,与中子层析成像(Neutron Tomography,NT)结合的PGAI是目前研究的重点。随着国内高通量中子反应堆的持续稳定运行以及PGAI装置的建立和技术发展,相信未来PGAI技术能在我国更多领域得到广泛和深入应用。

复杂地形对核爆炸瞬发中子辐射场的影响

通过分析地面附近核爆炸瞬发辐射的不同来源,选择一系列能反映局部或区域地形起伏对辐射场影响的特征参数,应用数字高程模型建立了地形特征计算方法,通过相关性分析和统计分析的方法,定量研究了地形特征对辐射场的具体影响。研究结果表明,指向和背离爆心方位的地形开阔度与辐射场增强或削弱程度成高度线性相关;地形坡面越陡,“阳坡”辐射场越易受到增强,而“阴坡”则越易受到削弱;地形可视性对中子吸收剂量场的影响较小,而对次级γ吸收剂量场则会造成显著影响,地形的完全遮挡将会显著削弱次级γ辐射场。

^(252)Cf随机脉冲源法测量深次临界瞬发中子衰减常数

运用^(252)Cf随机脉冲源法时幅变换(TAC)方式测量系统,实验获得高浓缩铀椭球壳核系统的瞬发中子衰减常数α。采用单指数和双指数最小二乘法拟合,α值均为100μs^(-1)。用蒙特卡罗方法模拟实验过程,α计算值为110μs^(-1)。结果表明,该系统对深次临界α的测量是有效的。

利用中子感生瞬发γ射线分析水泥生料中的元素含量

利用中子感生瞬发γ射线分析法(NIPGA)分析水泥生料中的元素含量。结果表明CaO、SiO2、Fe2O3和Al2O3的分析值和化学方法的测量值比,偏差分别小于0.60%、0.40%、0.40%和0.40%。此方法不仅分析速度快(15min检测一个样品),还能实现多元素的同时分析,是一种适应水泥工业现代化的分析方法。

Rossi-α方法测量CFBR-Ⅱ堆瞬发中子衰减常数

瞬发中子衰减常数α是核系统的重要特征参数。简要介绍了点堆模型的α本征值定义以及Rossi-α方法原理,并利用研制的Rossi-α测量系统在CFBR-Ⅱ堆上开展了多个状态的α实验测量,获得了系列的次临界α实验数据以及缓发临界时的瞬发中子衰减常数αc,为相关实验提供了基准数据。

中子感生瞬发γ射线能谱的蒙卡模拟

中子感生瞬发γ射线分析(PGNAA)中使用蒙卡技术模拟物料与中子反应后产生的瞬发光子在NaI(Tl)探测器中的响应一直是一个难点。介绍了用于PGNAA的专用蒙卡程序NPTrans,NPTrans能够进行中子、光子级联输运并能够给出光子在NaI(Tl)探测器中的响应。给出了蒙卡模拟能谱与实验数据的比较。NPTrans的开发经验为其他研究开发专用的蒙卡程序提供了一定的借鉴。

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。

瞬发中子密度衰减法计算中子代时间

采用蒙特卡罗程序MCNP计算了西安脉冲堆中子代时间。使用MCNP程序模拟了反应堆瞬发中子通量密度衰减,基于忽略缓发中子项的点堆动力学方程计算出中子代时间。在微次临界下,研究了次临界度、源的分布、计数区域等对西安脉冲堆中子代时间计算结果的影响。计算分析表明:采用瞬发中子密度衰减法计算中子代时间时,微次临界度、源分布、计数区域等对计算结果影响都很小;误差产生的主要原因是忽略缓发中子项的点堆动力学方程并不能较好地反应瞬发中子通量密度的衰减规律。

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252 Cf随机脉冲源法测量结果一致。

基于瞬发伽马中子活化分析技术的金属样品检测研究

在合金材料的生产过程中,不同金属元素的含量改变对产品的性能以及可靠性有重要的影响,通过在线检测技术能够对产品中不同元素含量进行实时分析,从而指导其工业生产过程,提高产品质量。目前常规的无损检测方法受限于分析深度,无法对样品内部成分进行分析,从而影响测量结果的准确性。瞬发伽马中子活化分析(PGNAA)技术是一种高灵敏度、多元素同时分析的无损检测技术,可以对大块样品进行快速分析。针对PGNAA技术在大体积金属样品检测的可行性进行研究,通过测量快中子与样品发生非弹性散射反应激发的伽马射线对样品成分进行分析。搭建了一套测量系统,包括D-T中子发生器,中子反射体,中子准直体,高纯锗(HPGe)探测器及探测器屏蔽防护。首先,对Fe,Ti,Cr,Ni和Cu等5种金属元素进行了分析研究。对不同质量下的样品进行测量,通过伽马能谱处理软件GAMMAFIT对HPGe探测器测量到的特征伽马峰进行拟合,获得全能峰的净面积。分析全能峰净面积与样品质量之间的响应,对探测器的探测效率变化造成的非线性响应进行修正,得到不同元素的校准曲线,结果显示各元素修正后的校准曲线均具有良好的线型关系。对不同元素的质量检测限进行分析,不同金属元素的质量检测限分别为Fe(44 g),Ti(25 g),Cr(33 g),Ni(108 g)和Cu(72 g)。利用测量系统对不锈钢合金样品中的Fe和Cr元素含量测量开展了研究,通过测量标准样品建立了Fe和Cr元素的定标曲线,并对未知样品进行了测量分析。同时与X射线荧光光谱(XRF)测量结果进行了对比分析,结果表明两种方法的Fe元素和Cr元素测量值偏差分别为4.08%和2.97%。研究结果表明,利用PGNAA技术可以对多种金属元素和合金样品进行测量分析,为后续其他金属样品的检测奠定了研究基础。

瞬发伽马中子活化分析技术发展现状

对瞬发伽马中子活化分析(PGNAA)技术发展现状进行了概述。介绍了PGNAA的基本原理、方法、设备以及当前国内外在PGNAA应用方面所做的一些研究工作。最后对PGNAA在技术发展方面存在的一些问题进行了探讨。

中子感生瞬发γ射线在线分析技术的进展(1988～2002)

对1988～2002年间中子感生瞬发γ射线在线分析(NeutronInducedPromptGamma-rayAnalysis,NIPGA)技术的发展进行了叙述。目前分析技术已进入脉冲快热中子的非弹反应和俘获反应联合分析(PulsedFast-ThermalNeutronsAnalysis,PFTNA)阶段。采用的中子发生器寿命已突破10000h,多道谱仪已发展成全数字化整体式现场用谱仪,HPGe探测器的相对探测效率达100%,常温高分辨的TeZnCd探测器已开始应用。在软件方面已采用蒙特卡罗-库最小二乘法解决了中子活化瞬发γ射线分析(PromptGammaNeutronActivationAnalysis,PGNAA)中的非线性反转问题。

中子感生瞬发γ法识别日本遗弃化学武器的蒙特卡罗计算

介绍了中子感生瞬发γ法识别化学武器的原理,并利用MCNP-4C蒙特卡罗程序,对日本遗弃的各种炮弹在不同条件下感生瞬发γ谱进行了模拟计算和分析,为今后从事这方面的深入研究和处理日本遗弃化武提供必要资料和参考数据。