临界装置中子能谱测量

摘要

临界装置的中子能谱可以用于检验计算方法和校验参数，在中子注量测量中也需要通过中子能谱来获得平均截面等。对Godiva类似的快中子临界装置，采用高富集度的金属铀作为活性区，无慢化和反射层，中子能谱为稍微软化的裂变谱。
　　对类似的能谱（稍微慢化的裂变谱）主要的测量方法有:氢反冲法、6Li和3He谱仪、飞行时间法、活化法等。其中活化法操作简单，对仪器设备要求不高，在快中子临界装置和其它辐射场被广泛使用，用于中子能谱测量。
　　本论文工作主要包括以下四个方面的内容:(1)对圆柱形快中子临界装置泄漏中子能谱的分析;(2)采用活化法测量了临界装置泄漏中子能谱;(3)根据球形3He计数管测量单能中子的能谱响应结果，提出来用其来测量临界装置中子能谱的建议;(4)提出了中子能谱测量不确定度评定的意见。
　　利用239Pu裂变室和包镉皮、硼套的裂变室分能段测量了圆柱形快中子临界装置的三个能区的中子注量率，对中子场进行了初步分析。结果表明所测量中子场中热中子所占份额约为2.1％，共振中子约为2.1％，快中子为95.8％。
　　确定中子能谱测量所采用的活化片种类，采用了Au、In、Zn、Ni、Fe、Ti、Al、Mg、Rh、Co等十种活化片的十四种活化反应测量装置能谱，最终选用了Au、In、Ni、Ti、Al、Mg六种活化片的六种活化反应的有效计数来解谱。每一种活化片所在的位置都布放一片Ni作为中子注量率监测，表明所选的活化箔位置中子注量率相差极小。采用SAND-Ⅱ迭代法解谱，给出了中子全能谱以及中子的分十五群能谱图，解得的能谱10 keV以下的中子份额只有0.08％，10MeV以上的中子份额只有0.1％左右，85％的中子集中在0.2MeV～3MeV范围内，平均能量为1.34MeV。解得的能谱计算的活化片的单核活化反应率与实际测量所得到的单核活化反应率最大相差不超过5％。
　　利用了SP9型3He谱仪进行了典型能点单能中子测量，得到单能中子的响应函数。根据测量结果得出:SP9型探测器可用于测量临界装置的中子能谱，并给出了用3He谱仪测量中子能谱的实验方案。
　　对造成中子能谱不确定性的关键因素进行了分析，给出了20keV，0.6MeV以及5MeV三个典型能点的合成不确定度。不确定度最大来源在于平均截面的不确定度。
　　论文的主要成果在于提出将中子能谱分为三段，利用239Pu裂变室分别测量三段的中子注量率的方法;利用活化法测量得到了临界装置的中子能谱，建立了对于一般快中子能谱测量具有一定借鉴的活化法测量过程，对反应率的不确定度进行了分析，并且对造成测量能谱不确定度的因素进行了分析;利用3He与中子的两种反应信号，测量了单能中子的响应函数，根据测量结果设计了用于测量临界装置中子能谱的实验方案。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 临界装置中子能谱测量的意义

1．1．1 临界装置简介

1．1．2 临界装置中子能谱测量的重要性

1．2 临界装置中子能谱测量的发展和现状

1．2．1 SPR-Ⅲ

1．2．2 Godiva

1．2．3 CFBR-Ⅱ

1．3 临界装置中子能谱测量方法概

1．3．1 6Li反应法

1．3．2 3He反应法

1．3．3 活化法

1．4 现有条件

1．5 论文结构

第二章 临界装置的中子能谱分析

2．1 纯裂变中子能谱

2．2 快中子临界装置的中子能谱

2．3 分能段测量中子注量率

2．3．1 探测器

2．3．2 实验测量及结果

2．3．3 分析和讨论

2．4 小结

第三章 活化法测量中子能谱

3．1 基本原理及解谱方法

3．1．1 活化法基本原理

3．1．2 活化法的解谱方法

3．2 实验

3．2．1 活化箔选择

3．2．2 实验过程

3．2．3 实验结果

3．2．4 分析与讨论

3．3 活化箔的单核反应率测量不确定度分析

3．4 造成能谱测量不确定的因素分析及改进建议

3．4．1 中子能谱不确定度基本定义

3．4．2 活化法测量中子能谱的不确定度主要来源

3．5 小结

第四章 球形3He计数管测量快中子临界装置中子能谱实验设计

4．1 原理

4．2 单能中子响应函数测量实验

4．2．1 探测器

4．2．2 响应函数测量实验设计

4．2．3 实验测量

4．2．4 测量结果

4．3 分析和临界装置能谱实验设计

4．4 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 进步与创新

5．3 问题与展望

致谢

参考文献

发表学术论文与参加学术交流情况