基于裂变法的中子探测器研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) | 被引量 : 1次 | 上传用户:cododo2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
中子测量在很多领域,尤其是先进核能领域,都非常有用。由于中子不带电荷,不能和物质发生电磁相互作用,中子的探测只能通过中子反应产生的次级带电粒子来完成。中子反应产生次级带电粒子的方法包括核反应法、核裂变法、核反冲法和核活化法等。由于裂变过程产生两个大的碎片,其输出信号幅度大、易于探测,核裂变法广泛地应用于反应堆的中子测量。本论文基于裂变法研制了两套中子探测器,第一套为裂变PPAC,是使用平行板雪崩计数器的方法,第二套为裂变电离室。平行板雪崩计数器(PPAC)具有灵敏面积大、时间分辨好、位置分辨高、和探测效率高等显著优点。本论文中研制的裂变PPAC探测器包括7层,左面三层用作第一套PPAC,右面三层用作第二套PPAC,第四层是隔离层,用于隔离两套PPAC。每套PPAC里的中间层用作阳极,另两层作阴极,各电极间距为3毫米。为了探测快中子,第二套PPAC的阳极上镀了238U(U3O8)材料。由于两套PPAC都能探测到γ,但是,只有第二套PPAC能探测到中子,经过电子学信号处理即可扣除γ本底。利用两套PPAC来进行γ补偿的上述方法,在世界上还是第一次提出。本文利用蒙特卡洛软件Geant4确定了238U镀层的最佳厚度,并计算了裂变PPAC的探测效率。此外,还使用了专用于气体电离分析的软件Garfield++对几种工作气体的电子漂移速度和平均增益进行了模拟,选出了最能适合快时间、低气压探测器的工作气体C4H10,并且用Garfield++模拟了磁场对电子漂移速度和裂变PPAC输出信号的影响。为了观测裂变PPAC探测器的性能,用241Am源和252Cf源对探测器进行了测试,测试过程中探测器工作气体为异丁烷,工作气压为6mbar或10mbar,采用流气模式工作。首先用241Am源对探测器在不同电压下的计数率进行测试,初步选择了裂变PPAC探测器的工作电压;然后在选定的工作电压下,测试252Cf中子源自发裂变产物在PPAC中的能量沉积谱,以及裂变PPAC的时间分辨率。由于252Cf源能同时发射一个自发裂变碎片和一个中子,通过符合测量这两个粒子,我们测得裂变PPAC探测器的时间分辨为164ps。由于裂变PPAC对工作气体、工作气压的要求较高,为了降低工作成本,文中研制了可在不同气体中工作的裂变电离室用于入射中子注量探测。裂变电离室的电极由内、外两个同心圆筒构成,内筒为阳极,外筒为阴极,电极间距2mm,通过在内筒(外筒)的外层(内层)分别电镀545μg/cm2238U(UO2(OH)2)作为裂变靶,测得在空气和不同气压的Ar气环境下,裂变电离室有稳定的探测效率(平均值为8×10-7),而且能连续稳定工作超过3000小时。为了能更细致的研究裂变电离室测得的能量沉积谱,本文通过Geant4软件,模拟了在不同气压的Ar气下,分别来自内层靶和外层靶的裂变产物(Alpha粒子和裂变碎片)在工作气体中的能量沉积谱。比较探测效率的模拟值和测试值,结果显示两者之间的差异小于±5%。本工作中设计研发的裂变PPAC具有时间分辨率好、信号幅度大、长时间工作稳定的优点,可以通过飞行时间法测量反应堆堆外的中子能量;裂变电离室具有对工作气体要求低、长时间工作稳定的优点,适用于高本底环境下的中子注量监测工作,符合反应堆堆外中子监测的要求。
其他文献
在现今社会,大学生就业可以说是非常热点的一类问题,如何能够帮助大学毕业生在毕业后能够找到能够发挥潜能、适合自己且对社会经济发展进行推动的岗位,对于社会的稳定性以及
劳动关系和劳务关系是两个不同的法律概念,在劳动争议仲裁、法院审判活动中,劳动关系和劳务关系的区别常常被混淆。在适用法律法规上也出现偏差。
【正】 一、问题的提出目前,人们往往将犯罪侦查学(或刑事侦察学,本文两者的内涵相同)基础理论与理论基础这两个完全不同的概念加以混用,以基础理论这一概念代替理论基础。我
在进行波达方向估计时,阵元空间MUSIC方法的计算量通常都比较大。为了解决此问题,采用了波束空间MUSIC的方法,它的计算量较阵元空间MUSIC方法有所下降,将它运用于多输入多输出雷
齿轮的常规设计中,通常是只取定一个方案,若满足工作要求,即确定设计结果.提出了一种在齿轮常规设计过程中,产生多个方案、并按一定原则从中选择的方法,使得通过常规设计即可
云环境中虚拟机之间、虚拟机与宿主机之间存在大量文件传输操作,带来极大性能开销.针对同驻一台物理机的多个虚拟机,共享文件系统是提高文件传输性能的有效途径.新型的非易失
1937年7月7日,日本帝国主义悍然向北平西南部的卢沟桥发动进攻。中国守军忍无可忍,在营长金振中的指挥下,开枪还击,打响了8年抗战的第一枪,揭开了伟大的抗日民族解放战争的
新华社信息北京6月1日电(中国证券报记者王婷)中国中医药科学院院长曹洪欣日前透露,目前卫生部确定的“健康中国2020战略规划”报告已基本完成。这一规划的基本原则将以人的
从教师和学生两个方面分析农村中学英语“学困生”的成因,并结合教学实例阐释转化农村中学英语“学困生”的有效教学策略,即实施课堂观察,及时调整教学方法;降低学习起点,合
随着社会科学技术与经济的发展,历久弥新的折纸造型艺术已广泛的运用在当今的设计领域。而折纸形态在产品设计领域虽有一定的现实运用,但缺乏系统性的理论研究,因此折纸形态在产品设计中的运用研究对当代产品设计具有重要的意义。本文通过对折纸形态表现形式与审美特征的分析,阐述了折纸形态的科学性和情感性,以及折纸形态所具有的简洁美、节律美和光影美。通过归纳折纸形态在产品设计中的表现方式,结合实例分析,阐述了折纸形