基于半经验法多球中子谱仪校准

基于半经验法扣除中子散射本底,提出了一种多球中子谱仪校准的新方法。首先用热中子参考辐射装置校准多球中子谱仪各中子球内He-3正比计数器的探测效率。用多球中子谱仪各中子球单独测量参考^(241)Am-Be中子源,结合半经验法扣除散射,给出了各中子球的注量响应。结合两者实验结果,获得^(241)Am-Be源能谱并给出谱仪注量响应。结果表明,校准的多球中子谱仪具备快中子区测量能力。

集成式多球中子谱仪球球干扰影响

模拟计算了集成式多球中子谱仪7路测量通道同时工作与每路测量通道独立测量时的能量响应函数。两种测量模式的能响比值结果显示,球球干扰的影响随着慢化球尺寸增大而减小;对小尺寸慢化球球球干扰随着中子能量增大而增大。

^(241)Am-Be强中子源刻度多球中子谱仪

对多球中子谱仪进行刻度是保证测量结果准确可靠的重要前提.本次刻度实验利用中国原子能科学研究院^(241)Am-Be强中子源,测量了多球中子谱仪内含3He管探测效率.通过多球中子谱仪各中子球单独测量^(241)Am-Be强中子源,结合影锥法扣除散射本底,得到了^(241)Am-Be源能谱.基于刻度实验能谱与参考能谱比对,计算出多球中子谱仪剂量率刻度系数.基于中子球计数率不确定度估计了多球中子谱仪剂量不确定度.实验结果表明,所刻度的多球中子谱仪能够准确测量快中子场能谱.

基于扩展型多球中子谱仪的中子能谱测量

为了有效地测量加速器辐射场的中子能谱,论文通过FLUKA模拟的辐射场中子能谱和探测器能量响应选择出合适的扩展型多球中子谱仪、利用基于少道解谱理论的解谱程序来得到实验能谱以及积分注量统计。并通过计算与实验计数率的对比证明了该方法测量中子能谱的可行性,同时分析了实验的不足并给出了改进的建议。

以水作为慢化体的多球中子谱仪模拟与解谱研究

中子能谱的测量是核辐射探测领域的一个重要研究课题,它在整个中子辐射防护检测中具有重要地位,与中子辐射剂量关系密切.多球中子谱仪是进行中子能谱测量的常见工具,具有非常多的优势,首先操作简单方便;其次功能强大,主要表现在测量范围上,相比较于其他类似设备来说要大许多;最后在灵敏性方面十分出色.本研究分别采用水和聚乙烯作为多球中子谱仪的慢化体,使用蒙特卡罗程序Geant4,计算了10-9~102 MeV能量范围中60个能量点的响应函数,并分析比较;利用Gravel少道解谱算法,对不同中子场中的水慢化体多球中子谱仪测量数据进行解谱,数据显示水可以用作慢化体在设备中使用.该研究为水用作慢化体在设备中使用提供了理论和模拟研究基础.

多球中子谱仪的周围剂量当量转换研究

以辐射场全能段中子能谱获取及周围剂量当量转换为目的,针对一套以3He正比计数器为探测器的多球中子谱仪,介绍了采用脉冲幅度分析法进行中子-γ甄别,准确测量中子计数率的方法;测量并获取了实验室本底环境中子、Am-Be中子源、氘氘中子管连续出射中子三种辐射场的中子能谱,并予以分析;基于中子能谱进行周围剂量当量转换,分析了不同能量段中子所占的剂量比重,发现快中子是主要贡献者;在比较测量中,对三种单慢化体中子剂量仪器产生的误差进行了理论分析,并给出了依靠多球中子谱仪测准中子周围剂量当量的三点建议。多球中子谱仪可以直接测算周围剂量当量,可以指导其它中子剂量仪器的标校,还可以针对具体能量段进行中子防护设计,精准有效指导外照射剂量防护工作的开展。

在线式多球中子谱仪球球干扰模拟研究

为降低在线式多球中子谱仪在测量中同时使用多个慢化球时由于球球干扰导致的测量误差,利用MCNP程序模拟了干扰球半径、探测球半径、球球距离3个因素对球球干扰的影响。综合模拟与实际测量结果,设计了一套慢化球放置方案。实验验证表明:该套方案可将干扰降至可接受水平,可为在线式多球中子谱仪的研制提供理论支持和数据参考。

抽注水多层同心球中子谱仪软件系统设计

针对课题组自主研发的抽注水多层同心球中子谱仪配套软件需要自动控制、实时监控、数据采集、数据管理等功能,基于.NET Framework框架设计开发了一套抽注水多层同心球中子谱仪软件系统。该系统基于串口通信实现设备与系统之间的数据传输,采用GDI+和多线程技术实现了数据采集、实时监控、可动态化测量显示、能谱重建、数据管理、系统设置、水层管理等功能,经实验测试,该软件系统界面简洁,运行稳定,人机交互友好,具有较好的实用性和可维护性,有一定的使用价值。

基于多球中子谱仪的解谱算法研究现状

基于有限的探测器响应计数求解中子能谱是一个典型的非适定问题,高效准确求解能谱具有较大困难。针对该问题,广泛调研了基于多球中子谱仪求解中子能谱的原理与数学模型,指出中子解谱面临的最大困难在于先验信息的缺失;从利用先验信息的角度讨论了目前常见中子解谱算法的原理与特点;在如何利用先验信息的统一框架下,分析了最小二乘法、奇异值截断法、正则化方法、智能算法和压缩感知算法在中子解谱中的应用,指出不同解谱算法的本质区别在于利用先验信息种类和形式的不同。为准确求解能谱,须在解谱算法中合理地增加关于能谱的先验信息,在信号处理领域出现的新理论与新方法可被借鉴用于中子解谱问题,通过进一步挖掘利用先验信息来改善求解能谱的结果。

抽注水多层同心球中子谱仪手机控制APP设计

针对本课题组自主研制的抽注水多层同心球中子谱仪缺乏手机端控制软件的问题,基于Android Studio 4.2平台设计开发了抽注水多层同心球中子谱仪控制助手APP。该APP通过WiFi通信实现与下位机之间的数据传输,采用多线程技术实现了用户管理、水层管理、设备监控、系统设置、数据管理等功能,可自由实现控制一个或多个水层组合状态。经测试,所设计的APP运行流畅、界面简洁、人机交互友好,提升了操作的便捷性,具有较好的实用性,能够满足手机控制抽注水多层同心球中子谱仪中球层抽水和注水的控制需求,进一步完善了抽注水多层同心球中子谱仪系统。

抽注水多层同心球中子谱仪在多种慢化材料下的能量响应函数研究

多球中子谱仪的能量响应性能反应了谱仪的中子探测能力,采用蒙特卡罗程序模拟研究了抽注水多层同心球中子谱仪在大豆油、花生油、甲烷、牛油和玉米油5种慢化材料下的注量能量响应函数,并与同层结构下水作为慢化材料进行对比。结果表明:甲烷在低能区的能量响应大,但随着中子能量的升高逐渐降低,并且逐渐趋于稳定;玉米油、大豆油和花生油能量响应与水几乎相同,在10-8~103 MeV的能量区间内慢化性能稳定。

基于掺硼慢化体的多球中子谱仪的设计

目的为了提高中子探测器低能及中能区的能量分辨率,为现场剂量防护仪表校准提供依据,提出了一种改进型多球中子谱仪。方法谱仪采用中心置有3He正比计数器的聚乙烯内慢化球外覆盖不同掺碳化硼聚乙烯球壳的形式,通过调整含硼聚乙烯厚度和硼含量改变慢化体对中子的慢化和吸收性能,降低对低能中子的响应从而形成一系列具有"阈值"的响应函数,由此构成一套改进的具有高分辨率的多球谱仪。结果通过与常规多球谱仪的比较,表明该设计可显著改善多球中子谱仪在1 e V至10 Me V的能量分辨率。结论由理论计算结果可知,利用响应函数"阈值"原理设计多球中子谱仪,可较大程度提高其对低能及中能区的能量分辨率。

一种宽能谱多球中子谱仪的研制

利用蒙特卡罗程序MCNPX模拟计算了纯聚乙烯球和加入辅助材料的聚乙烯球对不同能量中子的响应函数曲线,使用计算出来的响应函数作为U-M-G软件解谱所需输入文件。研发了一套专门为此多球谱仪进行数据采集的放大甄别一体化电路,该电路可为SP9管提供900 V的工作高压,甄别阈设为0.5 V,总的放大倍数为200倍。使用研制的Bonner球谱仪对已知源强的Pu-Be中子源进行能谱测量,测量结果显示解出的能谱数据与实际Pu-Be源中子能谱较为符合,实验结果验证了该套多球谱仪可用于测量Pu-Be能区的中子谱。

用遗传算法求解中子能谱

由多球中子谱仪的响应矩阵和测量结果得到中子能谱属于少道解谱问题,存在多种可能解,因此,解谱过程是在解空间中寻找问题的最优解。遗传算法作为优化算法的一种,在求解这类问题上具有很大优势,通过基因操作,遗传算法可获得问题的全局最优解。本文根据中子能谱求解问题的特点,提出了一种新的适应度函数,它由1个距离项和1个惩罚项组成,距离项用于保证计算结果能够再现测量结果,惩罚项用于保证解的连续性,避免求解结果数据的剧烈变化。选择了5种具有代表性的能谱作为真实能谱,并将其与响应函数相乘后的结果作为模拟测量结果,用遗传算法求解的结果与真值符合较好,且能很好地再现模拟测量结果,表明了采用这种适应度函数的遗传算法在求解中子能谱中的可行性。

核电站中子能谱测量和评价

针对中子周围剂量当量仪常规校准无法有效修正现场测量结果的问题,本文采用多球中子谱仪测量了秦山核电站不同反应堆厂房内多个位置的中子能谱。计算出多球中子谱仪的响应函数,并进行单能中子响应的实验刻度,采用最大熵算法、迭代算法和遗传算法3种算法对测量结果进行解谱,通过能谱推导出多种中子辐射参量进行解谱结果验证,对中子剂量仪LB6411和FHT762的直接测量结果进行现场测量修正。研究结果表明:3种算法的中子能谱吻合较好,反解计数率与测量计数率在不确定度范围内一致,表明测量过程和解谱结果可靠;最大熵算法和迭代算法的解谱结果最好,应优先考虑,遗传算法稍差,适用于辐射环境未知的情况;根据能谱结果推算出的中子周围剂量当量H^(∗)(10)不确定度为8%~10%;与能谱结果相比,FHT762直接测量结果偏大25%~61%,LB6411结果偏小4%~21%,证实了能谱方法对于提高核电站现场H^(∗)(10)测量精确度的可行性。

室内环境中子能谱及剂量率的多球谱仪测量

利用自主研发的多球中子谱仪对北京市某室内环境中子能谱及剂量率进行了测量。从中子能谱获得了能量低于20MeV的环境中子注量率为2.83×10^(-3)cm^(-2)·s^(-1),估算出环境中子总注量率为3.54×10^(-3)cm-2·s^(-1);利用中子注量与周围剂量当量转换系数计算出了能量低于20MeV中子周围剂量当量率为(1.5±0.1)nSv/h,总中子周围剂量当量率为(2.1±0.1)nSv/h,与中子剂量仪测量值(2.3±0.2)nSv/h基本一致。该文测量结果与相近纬度比较相差不多,可以为评估北京室内环境中子剂量提供参考。

多球谱仪在中子剂量仪器校准中的应用研究

本文以电离辐射计量中的中子周围剂量当量校准为目的,介绍了多球中子谱仪的工作原理;测量并获取了实验室本底环境中子、 Am-Be中子源两种辐射场的中子能谱,并予以分析;在此基础上,进行周围剂量当量转换,并进行分能段剂量贡献统计。结论给出了应用多球中子谱仪直接测谱转换、依能谱选择参考辐射场、同位素中子源用于常规校准等三条对中子剂量仪器进行校准的建议。