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。

^(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。

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。