铀部件表面复合镀层的界面力学行为研究

针对铀部件表面复合镀层界面结合强度较低,甚至出现局部脱落或开裂问题,在磁控溅射沉积工艺下复合镀层界面特性研究的基础上,建立了镀层界面力学行为研究的数值模型,研究了沉积温度、镀层材料性能,以及构件尺寸等对Al/Ti、Al/Al_(2)O_(3)复合镀层界面力学行为的影响。结果表明,沉积温度超过300℃时,外镀层界面会出现较大的应力波动,会直接影响到复合镀层的界面结合强度。因此,Al/Ti、Al/Al_(2)O_(3)复合镀层的沉积温度应不超过300℃。与复合镀层Al/Ti相比较,复合镀层Al/Al_(2)O_(3)不仅能够提高Al镀层和基体界面的结合力,还能够降低界面处的应力波动,将是进一步改善铀及铀合金耐蚀性和耐磨性的主要研究方向。

时间关联符合法铀部件质量测量中的几何影响

外中子源注入铀部件后,根据两路探测器间的中子和gamma粒子时间关联符合计数分布可获得铀部件的质量等特性。本文利用粒子蒙特卡罗输运程序,对富集度相同、几何尺寸各异的4块半球壳形状的金属铀部件质量测量实验进行模拟,获得对应粒子的时间关联符合计数分布。然后,根据模拟计算结果,评估几何形状对质量分辨的影响。研究结果表明,4块半球壳金属铀部件的形状对其质量测量的影响不大。

中子多重性钚-铀部件质量测量系统及实验进展

为了对核弹头中拆卸下来的和处于库房存储状态的核部件的质量进行无损测量,搭建了一个由32根3 He正比计数管和方型高密度聚乙烯慢化腔体构成的中子多重性探测器,采用8通道电子学处理器件进行中子脉冲信号分析,基于5组252 Cf中子源对中子多重性探测器进行标定,验证了自主开发的标定算法,获取了系统标定参数。分别对6个武器级罐装钚部件,7个罐装铀部件进行中子多重性实验测量,实验分析结果显示:基于点模型修正后的钚部件中子多重性质量测量值与标称值偏差小于1.5%,基于双Am-Li源标定曲线法的铀部件质量测量偏差小于5%。

基于^(252)Cf源驱动噪声分析法的铀部件裂变中子时间关联符合计数模拟研究

依据中子源驱动噪声分析法原理,针对铀材料或铀部件的质量属性测量问题,采用蒙特卡罗(MonteCarlo)模拟方法,模拟研究了几何形状相同、富集度相同而质量不同的球形金属铀部件的质量测量,获得了与铀部件质量测量相对应的时间关联符合计数分布。研究结果表明,中子源注入铀部件后所构成的核信息系统,可根据源与探测器间的中子时间关联符合计数分布获得铀部件的质量等特性。通过对半径4.67 cm、质量8.00 kg的球形铀部件样品的模拟研究与分析,获得源-探测器之间的时间关联符合计数,基此,模拟研究了几何形状相同、富集度相同而质量不同的球形铀部件,实现了对铀部件质量属性的测量。

定时DT中子源驱动铀部件的相关函数测量

由于铀部件自发中子强度弱,特征γ射线能量较低,对密封容器中铀部件高置信度认证是当前军控核查研究中的一个难点和热点。本研究利用加速器定时DT中子源,通过高速数据采集系统与多道分析器完成了铀部件相关函数测量。测量了多个质量不同的半球壳高浓铀、贫化铀及铅部件,获得了中子源-探测器之间的相关函数C12(τ)和C13(τ),以及探测器-探测器的互相关函数C23(τ)。结合n-γ分辨技术,获得了不同铀部件的瞬发中子衰减常数α。由测量参数能够有效地区分不同质量或浓缩度的铀部件。

时间关联符合法测量铀部件浓缩度

应用时间关联符合法对探测铀部件浓缩度进行了初步的实验研究,选用252Cf快电离室定时中子源,以及相应的仪器对质量(8 kg左右)与形状(半球壳)相似的高浓铀和贫化铀部件进行探测,获得了源与探测器之间的时间关联符合计数。通过对时间关联符合计数的分析,可以得到相关的标签参数来表征铀部件的浓缩度。这些参数对铀部件的浓缩度具有很高的敏感性,敏感系数达19.4%,能够有效地区分质量与形状相似而浓缩度不同的铀部件,达到核查铀部件的目的。

铀部件质量属性测量中的信噪比初步分析

利用蒙特卡罗程序对252Cf快电离室诱发不同质量金属铀部件的中子输运过程进行了模拟,获得屏蔽与直穿两种实验布局条件下252Cf快电离室与探测器之间的中子时间关联符合计数,初步评估测量过程中的信噪比,作为实验前端布局的重要依据。结果表明,两种布局下的信噪比均与铀部件质量成正比,直穿布局下的信噪比较高。

铀部件自吸收对寿命估算的影响

在核弹头核查认证过程中,认证核材料寿命一致是确认某核部件为宣称部件时非常重要的标准之一,利用特征γ射线分析铀材料寿命是一种被广泛研究的方法。本文通过对利用数值模拟结果的分析,研究了部件自吸收效应对利用特征γ射线强度估算铀材料寿命的影响。研究结果表明,利用210 Tl特征γ射线对出射γ射线定标的方法可降低部件自吸收效应对寿命计算的影响。

缓发-瞬发中子比与铀部件增殖系数的关系研究

探索了通过分析铀部件被高能光子与外源中子激励后发射缓发中子和瞬发中子的强度关系推导其增殖系数的方法。铀材料被高能光子激励后发生(γ,n)、(γ,2n)反应,产生的中子可诱发铀材料发生裂变反应;而外源中子入射后则会发生散射、诱发裂变等反应。本文通过对输运过程的分析得到不同测量条件下缓发-瞬发中子强度比与增殖系数的近似公式,并通过数值模拟计算验证了公式的准确性。

宏观噪声方法在铀部件分析中的应用研究

深度核裁军涉及到核弹头的认证和鉴别,关键是对核弹头中核部件的认证和鉴别,核弹头中的核部件主要是钚部件和铀部件,那么,对铀部件属性的分析是军控核查技术的重要内容之一。通过分析主动诱发铀部件的裂变反应过程,得到裂变规律,据此,采用计算机仿真主动诱发铀部件的随机脉冲计数信号。使用宏观噪声分析方法处理随机脉冲计数信号,得到仿真数据的自相关函数与互相关函数、功率谱密度与互谱密度及多重性等特征数据,并建立了主动诱发铀部件裂变时间关联信号特性的宏观噪声分析方法,为认证提供了依据。

基于双谱特征的同质量球形铀部件丰度检测

核部件属性检测是核材料检测中的热点与难点问题,针对铀部件检测系统中丰度信息易受探测器基本属性、几何位置及噪声的影响,通过分析铀部件探测信号互相关函数的双谱特性,提取双谱中的特征量作为铀部件丰度检测的数据集,消除了本底噪声对探测信号的影响。此外,基于BP神经网络,构建了一种同质量球形铀部件的丰度判定方法,实现了对测试样本的丰度检测。测试结果表明,该方法在存在高斯白噪声情况下可有效判定同质量球形铀部件的丰度,其测试误差的平均值为0.005115,最大误差为0.009927。

基于BP神经网络的诱发铀部件裂变信号特征分析及识别

在对诱发铀部件裂变信号的测量原理及特点分析的基础上,开展了基于BP神经网络的诱发铀部件裂变时间关联信号特征参量分析处理的研究工作。采用无偏估计方法,计算信号的自相关函数和互相关函数,再利用比较法和导数法两种特征量提取方法,提取出不同状态下裂变信号的特征参量,借助于BP神经网络模式识别应用原理进行训练和预测。理论分析和研究结果表明:基于比较法和导数法获得的特征参量能较好地反映诱发铀部件裂变信号的特征;用BP神经网络对裂变信号进行模式识别,取得了较高的正确率,验证了此方法的有效性和合理性。

基于计数截断方法的低入侵性核部件成像认证技术

利用MATLAB软件模拟了核裁军核查领域中用于核部件认证的中子计数截断成像方法的处理流程,研究了该方法的有效性和入侵性。通过引入截断矩阵,使该方法具备了通过调节截断参数改变入侵性的能力。数值模拟结果表明,通过限制探测器计数方式,可以在满足认证结果有效的同时,降低主动中子成像技术的入侵性。

诱发核部件裂变探测技术仿真研究

寻求科学有效的核物质核查技术与方法,对防止核扩散、处理核材料具有重要意义。在分析核部件属性、探测原理及相关探测方法的基础上,利用模拟数据通过Matlab软件仿真比较了不同形式的平均修正算法,即:Bartlett法、Welch法和Nuttall法,结果表明:结合了平均和平滑特性的Nuttall法的方差性能、分辨率较好、运算量较小,更能准确、有效地反映核裂变信号的相关特征参数。

俄为埃及研究堆供应燃料部件

【英国《国际核工程》网站2021年3月18日报道】俄罗斯核燃料产供集团(TVEL)2021年3月16日宣布,将根据2020年签署的合同,向位于英沙斯(Inshas)的埃及国家核研究中心ETRR-2研究堆提供核燃料部件。这份合同涉及的产品包括铀部件、铝合金和铝粉。尽管受新冠疫情冲击,产供集团2020年仍根据合同向埃及提供了首批产品。

引入源-样品距离影响的主动中子多重性质量反演公式

主动中子多重性计数测量方法是常用的核材料质量无损测量方法,已广泛应用于核材料衡算、核安保测量与军控核查等领域。我们通过对JMCT中子-光子输运程序的二次开发,实现了对经典点模型铀样品质量估算实验的数值模拟,并提出了改进的铀样品质量计算公式。该算法可以显著降低本实验中源-样品耦合与源中子反照等作用对铀样品质量估算精度的影响。建立了主动中子多重性计数测量探测系统模型和32个铀样品半球壳模型,模拟得到了与铀样品距离不同的DT源和AmLi源主动中子多重性计数,利用数值模拟手段检验了质量估算算法的有效性。数值模拟结果表明,改进的铀质量估算算法可以使质量估算的平均偏差率降低到10%以下。