核燃料棒芯块^(235)U丰度检测方法研究

核燃料棒中UO_(2)芯块的^(235)U丰度检测是保证核反应堆正常运行的重要环节,根据铀样品能谱谱形,通过迭代拟合算法精确选取目标信号的能量范围,减少了测量精度受UO_(2)芯块年龄的影响,扩大了目标信号能量选取范围,基于小波变换法,过滤无关频率信号,提高了突变信号的识别精度,进一步提高了检测速度。通过模拟存在异常丰度芯块燃料棒检测验证了方法的可行性。

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。

^(252)Cf中子活化核燃料棒^(235)U富集度均匀性检测装置

采用252Cf中子活化方法研制燃料棒235U富集度均匀性检测设备,用慢化后的252Cf中子照射燃料棒,使燃料棒UO2芯块中的235U发生裂变,通过测量其裂变产物的γ射线总强度对燃料棒235U富集度及其均匀性进行在线检测。采用1 2mg的252Cf中子源,能检测出燃料棒中235U富集度相对偏差±10%的单个混料芯块,单根燃料棒的检测速度可达7m/min,检测结果的置信概率为97 74%。

Am-Be源法测定燃料棒^(235)U丰度及硼涂层厚度可行性研究

探讨了Am-Be中子源替代^(252)Cf活化燃料棒,利用多探测器串列测定燃料棒内芯块^(235)U丰度及硼涂覆层厚度的可行性.模拟计算结果表明,使用Am-Be中子源对燃料棒活化后,使用BGO探测器串列对活化后燃料棒内芯块缓发γ射线强度进行测量,可以达到目前^(252)Cf中子源检测设备同等性能指标.设备可方便设计为双通道,提高检测效率.若采用单通道设计,还可降低Am-Be中子源活度.

铀材料同位素组成的主动中子测量方法初步模拟研究

通过使用GEANT4模拟工具包初步模拟了一种新的主动中子测量铀材料同位素组成的方法。其基本原理是对于铀材料,在同种能量中子入射下2,35U与238U发生诱发裂变与(n,2n)、(n,3n)反应截面不同,从而产生的时间关联符合中子计数也不同,根据测量的符合中子的计数反推其同位素组成。模拟采用了能量分别为2.5 MeV与14 MeV的两种单能中子源,使用理想探测器,观测不同入射能量下产生的时间关联符合中子计数比,根据计数比获取其235U丰度。初步的计算结果表明,该方法有一定的可行性,需要进一步将增殖带来的影响减少,以提高分析精度。

兰州大学的中子发生器研制及应用展望

1988年兰州大学成功研制了3×10^(12)s^(-1)的ZF-300强流中子发生器,主要用于核数据测量、材料辐照损伤等研究。为进一步开展活化法中子核数据测量、裂变物理等研究,兰州大学启动了基于倍压加速器的ZF-400强流中子发生器研制工程,该中子发生器的设计指标为D束流能量400 keV、D束流强度大于30 mA、D-D中子产额大于5×10^(10)s^(-1),D-T中子产额大于5×10^(12)s^(-1)。在裂变物理研究方面,已成功发展了描述裂变核断点裂变势的势驱动模型(potential-driving model),并开展了中子诱发典型锕系核素裂变发射中子前裂变产物的质量分布计算研究;将potential-driving model植入Geant4程序,发展了用于裂变发射中子后裂变产物质量分布、动能分布、裂变中子能谱等模拟的蒙特卡罗方法,并开展了可靠性评估研究;研制了一套用于裂变产物实验测量的双屏栅电离室(TFGIC),并完成了初步实验测试。在中子应用技术方面,为满足小型化中子应用技术系统的研发需求,兰州大学成功研制了长度984 mm、直径234 mm的紧凑型中子发生器,通过在引出加速电极和靶之间加电阻的方式产生偏置电场,实现对靶上二次电子的抑制。在自注入靶条件和150 keV氘束流能量下,D-D中子产额可大于5×10^(8)s^(-1),该中子发生器已具备产生D-T中子产额大于10^(10)s^(-1)量级的潜力。完成了基于紧凑型D-T中子发生器的快中子准直屏蔽体的设计,并研发了基于微通道板的快中子成像探测器,初步D-T快中成像测试显示,图像空间分辨率约为500μm。开展了基于紧凑型D-D中子发生器的核燃料棒^(235)U富集度及均匀性检测系统研发,仿真研究表明,在D-D中子产额5×10^(8)s^(-1)条件下,对核燃料棒中10%范围内的^(235)U富集度相对变化的检测置信度可达到99%。

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。