基于闪烁体及切伦科夫的中子通量监测器的性能研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lujunjun_1204
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随着核科学技术的发展,中子技术在各学科上得到了广泛应用,极大地促进了人们对中子探测方法及中子探测器的研究。尤其是随着核技术在工业领域的发展,基于瞬发γ射线中子活化分析(PGNAA)技术的工业物料实时在线检测装置常使用具有高中子产额的中子发生器作为中子源项,而中子发生器可能存在中子产额不稳定的情况,所以对中子通量的监测尤为重要。3He正比计数器具有热中子探测效率高、对γ射线不敏感、使用方便等特点,在中子探测中被广泛采用。但是由于3He气体的匮乏,导致3He正比计数器价格昂贵,所以研发的新型中子探测器具有重要意义。一种基于闪烁体及切伦科夫的中子通量监测器被证明能用于D-T中子发生器的中子通量监测。为了拓展该探测器的应用领域,进一步了解探测器的相关性能指标,本文对该探测器的测量精度、能量响应、距离响应及探测效率等性能参数进行更深入的研究,主要内容如下:(1)针对之前研发的探测器原型机,完成了探测器样机封装。使用GEANT4软件模拟了不同中子源入射探测器的情况,得到探测器在不同中子-伽玛混合场中,闪烁体和切伦科夫层的计数。然后根据模拟结果,得到探测器在不同中子源照射下,中子计数计算公式中的三个未知参数,以用于后续性能测试中的探测器中子计数的计算。(2)结合GEANT4软件模拟及实验测量两种方式来研究探测器相关性能参数。通过对241Am-Be中子源的重复性测量,得到该探测器的精密度为0.79%;通过对不同能量中子的模拟,得到探测器的响应曲线,然后采用实验与模拟相结合的方式,得到探测器对于241Am-Be中子源、252Cf中子源及D-T中子发生器三种中子源的响应结果,证明该探测器适用于以上三种中子源的测量,且对能量介于150keV到14MeV的中子都具有一定的响应;通过对241Am-Be中子源实验平台的模拟计算与实验测量,得到该探测器对于不同距离的响应规律及拟合方程;通过对中子源角分布进行测量,同时使用3He正比计数器作对比,得到两者在不同角度的变化趋势具有良好一致性,证明该探测器在测量中子源角分布的准确性。(3)通过活化法对探测器进行绝对刻度,由活化法测量给出绝对中子通量及中子源产额,然后探测器计数得到探测器本征探测效率及绝对探测效率分别为:20.2%和0.130%。将刻度后的探测器用于实际中子通量监测,通过对比探测器测量得到的中子通量和活化法得到中子通量,得到中子通量监测器的测量相对误差为4.58%。从而证明对中子通量监测器的绝对刻度结果具有一定的准确性。
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