介质内100keV-2MeV中子能谱测量技术研究

摘要

在核工程的理论设计中，需要测量介质内低能区的中子积分实验数据；在反应堆的概念设计中，结构材料及组合装置内低能区的实验数据显得尤为重要：在核数据的编评中，目前已有的实验数据主要集中在高能段，而高精度的低能段中子实验积分数据目前非常缺乏。因此开展介质内低能段中子能谱测量技术的研究是非常必要的。 本论文研究包括以下几个方面： 1、考虑在介质内部测量100 keV-2 MeV的中子能谱，充分分析比较了当前各种典型的中子探测谱仪的优劣，最终选择含氢正比计数管作为介质内中子能谱测量的探测器。 2、分析以前的资料和数据，结合将要开展实验的实际情况制作了一个球形含氢正比计数管样管；利用球形含氢正比计数管样管内壁的235U涂层发射的a粒子对计数管的坪曲线、倍增因子和能量分辨进行了测量，确定了工作电压。 3、计算了影响计数管响应函数的两个主要因素：壁效应和非均匀性电场，将计算结果输入到含氢正比计数管单能中子响应函数MC程序，利用该程序对不同能量的单能中子在计数管内的响应函数进行了计算。 4、利用高压倍加器中子发生器产生的D-D和D-T中子以及静电加速器中子源产生的50 keV-1400 keV的低能中子对计数管单能中子能量响应及计数管的中子各向异性进行了研究，并对计算的响应函数进行标定。利用计数管内壁的235U镀层发射的a粒子和加速器产生的准单能中子，对测量系统进行了能量刻度。 5、研究了含氢正比计数管测量得到的反冲质子谱的解谱方法。用逆矩阵结合最小二乘法编写了解谱程序，利用该程序对测量到的反冲质子谱进行了解谱。分析了几个解得的准单能中子谱，分析结果表明研制的球形含氢正比计数管可以用于介质内2 MeV以下中子能谱测量。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.引言

1.1研究介质内低能中子能谱测量技术的意义

1.2中子能谱测量技术概况

1.2.1飞行时间法和Bonner球谱仪

1.2.2阈探测器法

1.2.3半导体探测器

1.2.4闪烁探测器

1.2.5含氢正比管

1.3本文研究的主要工作

1.4小结

2.计数管伏特性能的测试

2.1气体探测器探测原理

2.2球形含氢正比计数管的研制

2.3坪曲线和倍增因子

2.4能量分辨

2.5小结

3.响应函数的计算

3.1蒙特卡罗方法概述

3.2物理原理

3.3壁效应

3.3.1 SRIM程序概要

2.3.2质子射程计算

3.4电场效应

3.4.1 ANSYS软件简介

2.4.2电场计算

3.5程序框图

3.6模拟结果

3.7小结

4.能量响应和各向异性刻度

4.1加速器中子源原理

4.2加速器中子源

4.3实验测量

4.3.1能量响应刻度

4.3.2各向异性测量

4.4能量刻度

4.5 小结

5.解谱

5.1逆矩阵

5.2最小二乘法

5.3高能本底处理

5.4中子谱

5.5不确定度分析

5.6小结

6.总结与展望

6.1主要研究成果

6.2有待继续解决的问题

参考文献

在学期间的研究成果

致谢

附录：TARGET程序输入文件