核武器自诞生之日起，归咎于其巨大的威力和灾难性的破坏，一直是悬在全人类头顶上的一把“达摩克利斯”之剑，严重威胁着现代文明的生存和发展。因此，如何通过有效的核军控核查手段，借以防止核武器落入邪恶政权或恐怖组织手中导致其大规模扩散，危害世界的和平与稳定，始终是国际社会共同面临的巨大挑战。　　 核材料是核武器制造的核心。核军控核查技术的关键，就在于如何对核材料的内、外在属性进行迅速且准确有效的识别，其不仅关系到在核军控核查过程乃至国际政治斗争中是否能占据主动，而且还攸关到国家的安全和生死存亡。迄今为止，核材料的检测（查）原理及技术方法可谓层出不穷，且各有其特点。然而，因核欺骗、核讹诈所引发的世界政治敏感性，致使如何研发准确有效的核查技术手段，一直是国际社会亟待解决的重要课题。　　 本文依托国防重大工程科技专项（项目编号:GFZX02040307）及国家自然科学基金项目（项目编号:61175005）等科研课题，率先在国内开展基于252Cf源驱动核材料的多通道、多参数获取系统构建及其模拟研究工作。鉴于核材料使用的敏感性及强辐射的危害性等因素，论文基于252Cf源驱动核材料的核军控核查的理论、仪器及方法技术，立足于MonteCarlo（蒙特卡罗）方法开展核材料的中子输运过程仿真（模拟）研究，且侧重于系统物理过程的模拟重现和多通道（≥3通道）、多参数获取与高阶统计特征的研究，建立了一套从核材料仿真数据库建立方法，到实验室模拟验证，再到多参数获取的核材料检查的完整流程——基于252Cf源驱动的核材料检测（查）分析系统，且系统已具有完全自主知识产权。　　 论文的研究内容，主要包括:　　 ①研究了MonteCarlo(MC)方法及其在源驱动噪声分析测量系统中，特别是在裂变及中子输运过程中的应用原理及技术方法。252Cf源驱动噪声分析测量方法又称252Cf中子源频谱分析法，其本质上是一系列中子输运过程及信号处理方法的集合。在中子输运过程中，无论是中子自发裂变发生的时间，产生初级粒子的数目，还是出射粒子的能量、角度等信息（包括入射至未知核材料中发生反应的类型、反应的产物等），都需要在实测数据库的基础上，通过MC方法抽样产生。因此，考虑MC方法特点，结合中子输运过程中的实际需求，针对各种反应类型进行抽样，并将抽样过程结合成为无缝衔接的体系，建立了一个完整的从源裂变事件发生到所有次级粒子消失的裂变链模拟进程，这为构建核材料多通道、多参数获取系统及其仿真平台提供了理论基础及技术方法。　　 ②研究并构建了基于MC方法和Geant的核材料多通道、多参数获取系统仿真模型。此将传统核材料识别系统(NuclearMaterialIdentificationSystem，NMIS)的测量信号数目由三通道扩展到五通道，并以此作为后续核材料空间或位置信息提取及高阶统计特征分析的基础。该模型是在对中子输运过程完整仿真的基础上，融合了Rossi-α方法、脉冲中子测量法、反应堆噪声分析理论而建立的，并从物理过程本身出发，开展了基于252Cf源驱动核材料多通道、多参数的仿真研究，例如，系统的同步精度、分析频率、脉冲采集、数据分析方法等。基于该模型，论文得到了一系列由多通道脉冲信号及时-频分析理论推导出的时-频域特征标签。同时，分析推导了上述特征标签与核材料富集度、裂变质量乃至反应性等属性的关系，进而比较了不同富集度核材料间特征标签的异同及其随各项属性变化的趋势，此为核材料的多参数提取和特征分析或识别提供了保证。　　 ③开展了针对待测部件材料特征，特别是，部件材料厚度和材质信息的预判别技术研究。在传统NMIS流程中，通过中子源将外部中子注入未知材料内部，进而将由探测器采集的出射粒子时域脉冲信号与源通道信号进行一系列分析而达到核材料富集度等属性判别的目的。然而，该方法缺乏对核部件材质的判定，且忽视了材料厚度这一重要的特征参数。这是传统NMIS存在的缺陷或不足。为解决该问题，论文研究分析了源-探测器间互相关/互协方差函数中子峰及γ峰的特点，提出了一种核材料的预判别技术方法。根据中子及γ光子穿过物质时射线与物质相互作用原理，首先，通过中子峰出现时间，获得材料厚度;进而，利用中子峰值比的概念，剔除非核材料并初步判断材质种类;最后，根据同等厚度材料γ峰计数值之差，判定核部件材质。通过上述三个步骤，可以有效地将不同材料以及不同厚度的同种材料区分开，解决了系统设计时因无待测部件材料特征预判别环节所造成的对核材料的误判问题。　　 ④研究了基于飞行时间法(TimeofFlight，TOF)和粒子区分时域特征标签的核材料空间位置信息提取技术，获得了由多个探测器通道采集信号所衍生得到的特征标签，且比较了它们之间的异同。本课题中的诱发裂变主要产生两种粒子，即诱发裂变中子和γ光子。γ光子本质上是一种电磁波，其速度即是光速;而诱发裂变中子的速度，则取决于它的能量，且远远小于光速。因此，当探测器与未知核材料间距离不同时（对γ光子距离的差异，因光速可以忽略不计），对中子而言，将会产生飞行时间差，所以，在核材料周围不同空间分布的多个探测器通道，便可得到飞行时间差的信息，基此可以提取其空间位置信息。仿真研究中，对NMIS中核材料诱发产生并被采集的探测器时域中子脉冲信号进行分析，得到了探测器间时域相关函数。此外，将TOF概念率先引入到NMIS中，得到了（γ-γ）、(n-n)及(γ-n)间独立时域相关谱，并对不同位置探测器间的相关函数进行了对比分析，探究了其差异形成的机理。粒子间独立时域谱，展现了与传统时域谱不同的形态，以此提取了核材料空间位置信息，丰富了NMIS的研究内容。　　 ⑤研究了以空间分布不同的多个探测器通道及其采集的中子时域脉冲信号为基础的高阶统计特征分析与处理技术。在研究工作中，将相关分析、多探测器通道协同及高阶统计特征概念相结合并引入NMIS富集度诊断和敏感度提升的研究中，建立了基于252Cf源驱动噪声分析测量方法和高阶统计特征分析诊断技术的理论框架。核材料富集度的识别是NMIS的落脚点。针对基于传统核材料富集度识别算法中，特征标签易受系统噪声影响且敏感度较低的问题，提出了两种基于252Cf源驱动核材料富集度变化引发敏感度钝化问题的优化方案。通过时域相关/多通道协同配合高阶统计分析，得到了涵盖核材料富集度变化的三维特征图形，在此基础上，开展了核材料的富集度变化模拟研究与分析工作。模拟研究结果表明，本文所提出的核材料富集敏感度分析方法，能够较好地降低背景辐射噪声与电子学系统噪声，尤其是偶然符合、高斯噪声等实验干扰因素的影响，指数级提升了对由富集度或反应性造成的特征值变化的敏感性。　　 本文将中子物理学、随机抽样方法、计算机仿真技术、多通道协同分析、信号分析与处理乃至高阶分析方法等学科专业知识进行了有机结合，率先在国内研究并构建了基于252Cf源驱动核材料的多通道、多参数获取系统及其仿真模型。此所构建的属于我国完全自主知识产权的高起点核军控核查技术及方法，对于增强我国在国际核军控领域的发言权和执行力、遏制有关国家操纵核查结果、维护我国国家利益，将具有重要而深远的意义。