金属铀是制造核弹头的重要核材料,对金属铀的核查技术研究是当前核查技术研究中的热点与难点问题。由于铀材料的自发裂变中子发射率很低(每千克235U的中子发射率为0.312s-1,每千克238U的中子发射率为14s-1),采用无源的被动探测方法很难核查,所以应采用主动法进行探测。时间关联符合法是主动法的一种,可以应用于裂变材料的无损分析,是金属铀核查认证技术的重要手段之一。美国橡树岭国家实验室以此为基础开发和研制了核材料识别系统(Nuclear Materials Identification System,NMIS)。关于这个方法国际上发表的论文中有一些数值模拟结果,但是只有极少量有参考价值的实验数据；而国内的研究大多停留在初步的数值模拟阶段。本论文应用时间关联符合法对探测铀部件浓缩度进行了初步的实验研究,选用两种不同的定时中子源(锎电离室与定时氘氚中子发生器)以及相应的探测系统对质量(8千克左右)与形状(半球壳)相似的高浓铀和贫化铀部件进行探测,获得了源与探测器、探测器与探测器之间的时间关联信号。通过对时间关联信号的分析,可以得到相应的标签参数来表征铀部件的浓缩度。这些参数对铀部件的浓缩度具有很高的敏感性,能够有效的区分质量与形状相似而浓缩度不同的铀部件。本论文进行了初步的数值模拟计算。通过MCNP程序对实验最基本的情况做了初步的数值模拟,得出了相应的时间关联系数,分析了其中中子信号与γ信号的分布,并对以此分辨高浓铀与贫化铀部件的可行性进行了评估,为后续的实验与数据分析奠定了基础。在以锎快电离室为源的实验中,测量并分析了源-探测器之间的时间关联信号C12(τ)。首先以多次的对比实验为基础,设计出了有利于铀部件浓缩度测量的前端布局以及相关的测量条件。同时采用上升时间法对所测得的时间关联信号进行n-γ分辨,分析了时间关联信号的具体构成。继而对所测得时间关联信号的本底和有效信号进行了详细的分析,提出了可行的数据处理方法,继而以标签参数R12为判据,有效地鉴别出高浓铀与贫化铀部件,敏感系数ΔR/Δm/R达19.4%。在以定时氘氚中子发生器为源的实验中,测量并分析了源-探测器之间的时间关联信号C12(τ)与探测器-探测器之间的时间关联信号C23(τ)。以锎源实验的经验为基础进行了探索性实验,对实验布局、测量条件、数据处理等方面进行了初步的分析与设计,并通过对比实验得到了最合适的前端布局。对所测得的时间关联信号进行处理后,以标签参数R12及R23为判据,都能够对质量与形状相似的高浓铀与贫化铀部件进行明显的区分,敏感系数分别为12.09%和16.88%,证明了以定时氘氚中子发生器为中子源来进行实验的可行性。本论文分析不同时间关联信号的特点以及两种外中子源的优劣,为测量系统的进步改进提出了初步的设想。本论文的主要成果在于,以时间关联符合法能够在不同的测量条件下用多种测量方式明显区分高浓铀与贫化铀部件。这在国内该方向具有开创性的意义,为下一步的相关研究奠定了基础,同时也对建立铀部件属性测量系统起到了推动作用。