脉冲中子测量中用长计数器校准闪烁探测器的方法

介绍了采用长计数器与闪烁探测器相组合,通过长计数器对闪烁探测器进行适时校准,进而以闪烁探测器给出低产额脉冲中子注量(或产额)的方法。该方法既减小了长计数器单次计数少引起的统计涨落,又避免了闪烁探测器受γ本底影响大的缺陷,同时还充分利用了长计数器平能量响应以及闪烁探测器探测效率的优点,将长计数器成功地运用于脉冲中子辐射场中,在脉冲中子辐射场中通过长计数器实现了中子注量(率)的量值传递,实现了脉冲中子源中子产额的测量。

用于D-D、D-T混合能量中子测量的长计数器研究

对De Pangher长计数器的能量响应曲线进行了理论模拟。计算结果表明:在De Pangher长计数器前端增加一定厚度的聚乙烯慢化体,可使其对D-D、D-T中子的探测效率基本相同,从而实现D-D、D-T混合能量中子的测量。在加速器上对这种结构的长计数器进行了效率刻度,结果表明,当聚乙烯材料厚度约为9 cm时,长计数器对D-D、D-T中子的探测效率相等。

长中子计数管探测效率的模拟

为获得较高的探测效率且在较大范围内对中子有比较平坦的能量响应曲线。用蒙特卡罗程序研究了聚乙烯慢化体结构对BF_3长正比计数管的中子探测效率的影响。模拟结果表明,增大慢化体半径可增加计数管探测效率。调节计数管前端慢化体厚度可改善能量响应曲线高能部分的平坦度。另外,利用建立的模型计算了1套现有的长硼计数器对D-D(2.4MeV)及D-T(14.1MeV)中子的相对探测效率。模拟结果为探测系统对D-D中子的探测效率为对D-T中子的75%,而加速器标定的实验结果为61%。两者可认为是近似一致的,这从实验上验证了模拟模型的可靠性。

长计数器的特性研究及其在屏蔽性能测量中的应用

用252Cf中子源对BF3计数管进行了调试,确定其最佳工作电压为1450V,计数管有效中心在长计数器端面内13.5cm处。通过不同厚度聚乙烯慢化同一中子源的计数率的比较发现,长计数器的"平"特性较好。用长计数器测量了一种新研制的含硼聚乙烯材料的中子衰减系数为0.236,MC方法计算值为0.218,二者在误差范围内符合。

BF_3长计数器效率刻度及其应用

利用238U裂变反应,通过测量裂变碎块的数量,能够较为准确地测量快中子注量。但这种方法在中子能量为1.6 MeV以下(裂变道未开或处于裂变截面第1个台阶上升处)和6.0-7.0 MeV能区(第2个台阶上升处)由于不确定度过大而不适用。本工作采用4种不同的核反应作中子源,对北京大学4.5 MV静电加速器中子实验大厅的BF3长计数器的相对效率进行了刻度。将238U(n,f)反应与相对效率已知的BF3长计数器相结合,解决了在上述能区准确测量中子注量的问题。

缓发中子法测量脉冲堆裂变总数

用长计数器测量已知裂变率的缓发中子计数率,然后用同一探测系统测量脉冲后的缓发中子计数率,探测系统的探测效率、缓发中子份额和缓发中子先驱核半衰期等参数均不变,从而建立起利用脉冲堆脉冲后的缓发中子衰减曲线确定脉冲裂变总数的方法。该方法的相对标准不确定度(不包含稳定功率运行裂变率的不确定度)为4%。测量的30次脉冲的裂变总数与其它方法得到的结果一致。

De Pangher长计数器等效中心测量及分析

为了准确测量长计数器到源的距离,需要确定长计数器等效中心的位置。对单能中子源,在等效中心处,长计数器可被视为＂点＂探测器,其探测效率与其工作距离成平方反比关系。如果事先知道长计数器在不同工作距离下的探测效率,则可以利用该平方反比关系确定长计数器等效中心的位置。利用加速器中子源,分别在0.144 Me V、0.565 Me V、1.2 Me V、2.5 Me V、5.1 Me V以及14.8 Me V等6个能量点刻度了De Pangher长计数器距靶心不同距离处的探测效率,利用平方反比关系得到长计数器在各能量下的等效中心位置。由实验数据拟合出长计数器等效中心到其前端面距离r0与中子能量En的关系曲线,结果表明在0.144-14.8 Me V范围内,r0与中子能量的自然对数近似呈线性关系。

密封Cf源的成分测定和中子发射率修正

当密封Cf源寿命超过20年后,其他同位素和子体核素尤其Cf-250和Cm-248的贡献不断增大,使得Cf源中子发射率不能简单按照Cf-252半衰期进行估算。基于Cf源中同位素及其子体核素的衰变和自发裂变规律,提出了一种测定密封Cf源中Cf-252和Cf-250成分的方法,达到快速估算寿命超过20年的Cf源中子发射率的目的。采用长计数器相对测量得到一个使用近30年Cf源在某一时刻的中子发射率,确定了该源初始时刻Cf-252和Cf-250原子核数分别为4.452×1016和7.746×1015,据此给出了Cf源的中子发射率随时间的变化关系。同时在另外两个时刻的推算结果与长计数器测量结果符合得非常好,相对偏差小于0.3%,进一步验证了该方法的可靠性。此外还对Cf-252,Cf-250和Cm-248对中子发射率的贡献与中子源寿命的关系进行了分析,结果表明当Cf源寿命达到30年时,Cf-252对总中子发射率的贡献已经降至67.65%,而Cf-250和Cm-248的贡献已经达到29.32%和2.94%。

裸金属Pu球壳中心孔道内中子价值测量

采用长计数器对裸Pu球壳中孔道内的中子价值进行了测量,得到了中子价值分布,分布形态与计算的结果符合较好。测量结果表明,球壳的中子价值呈M型分布,最大值点约为中心的1.02倍,外边缘处约为中心的65%。

冷聚变实验探索

采用电解法和氘气吸附法研究了冷聚变现象。在一次电解实验中,电解开始后约90h,长中子计算器和液体闪烁中子计数器中都同时观察到一个持续时间达4h、峰值强度为400聚变/s的中子讯号。长中子计数器和液体闪烁计数器的计数均比本底高15倍,液体闪烁计数器同时记录了2.45MeV中子的反冲质子能谱。

用长计数器实验研究弱中子探测技术

用较高效率的￣（３）Ｈｅ长计数器测量了钚半球壳的自发裂变中子，并与ＢＦ＿３长计数器的实验结果进行了比较，研究了￣（３）Ｈｅ长计数器的探测灵敏度，通过实验，探讨了弱中子的探测技术。

能量拓展型长中子计数器响应特性研究

高能中子的测量在空间中子所致剂量评估和高能粒子加速器辐射防护等方面越来越重要。介绍了一种能量拓展型长中子计数器的性能研究模拟及测试结果。这种能量拓展型长中子计数器是基于De Pangher的设计,通过在长中子计数器内层慢化体嵌入金属铅和铬材料,利用中子与金属材料的(n,xn)增殖反应,改善了其高能响应。采用蒙特卡罗模拟优化了长中子计数器的结构,获得在1 keV~20 MeV、1 keV~150 MeV能量范围内最大值相对平均值偏差为12.2%响应特性曲线。利用Am-Be中子源和D-T中子源标准辐射场测试了长中子计数器的有效中心和能量响应,验证了长中子计数器在20 MeV内的能量响应。将实验结果与蒙特卡罗模拟计算相比较,结果表明:理论计算与实验在误差范围内一致。

BNIF-1长中子计数器探测效率的刻度

长中子计数器是在一定的中子能量范围内,中子探测器效率恒定,不随中子能量变化的一种中子探测装置。本工作的长中子计数器为Hanson结构。采用含氢正比计数器与半导体望远镜法,用静电加速器中子源分别为220keV、500keV、1.000 MeV、1.403 MeV、3.270 MeV、4.000 MeV与5.000 MeV单能中子束,对本单位制作的BNIF-1长中子计数器进行了刻度。刻度结果表明,在220keV^5.000 MeV区间,中子探测器效率为2.8810×10-4(1±4.8%)。

一种能量响应一致的长计数器蒙特卡罗设计

为了有效降低长计数器中子探测能量下限并解决5MeV以上能量响应急剧下降的问题,利用蒙特卡罗程序MCNP5分析了长计数器各结构参数对能量响应的影响。通过使用不同含氢量的慢化体、添加中子吸收材料及添加补偿材料相结合的方法,优化设计了一种长计数器。结果表明:使用含氢量较低的中子慢化材料聚苯乙烯可提高低能中子能量响应;采用Cd作为中子吸收材料可解决能量响应局部过高的问题;采用Pb作为补偿材料可提高高能中子能量响应。设计优化的长计数器在1eV^15MeV能量范围内能量响应最大相对偏差约为10.1%。

长计数器的效率刻度及其应用

为了准确测定241 Am-Be中子源的强度,研制了一套长计数器测量系统,并利用四川大学2.5MV质子静电加速器产生的单能中子在多个中子能点对其探测效率进行刻度,在刻度过程中中子注量由金活化法确定,并采用挡锥法扣除大厅散射中子本底的贡献.结果表明我们研制的长计数器在所刻度的中子能区范围内具有很好的坪特性.用该长计数器测量系统测得241 Am-Be源的强度为7.188×105/s,不确定度为3.5%.