[發明專利]一種瞬發中子衰減常數的綜合在線測定方法

無效

• 申請號: 200910191492.6
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN101713830A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 馮鵬;魏彪;金晶;米德伶;任勇;杜科
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于隨機核信號分析與處理領域，尤其是中子脈沖信號序列， 具體涉及一種利用中子脈沖信號序列進行綜合、在線測定核部件瞬發中子 衰減常數的方法。

背景技術

隨著核科學技術的飛速發展，對由核輻射和原子核等構成的核信息系 統所攜帶的信息進行測量和分析，是進行核信息系統內部特征和規律研究 的重要保證。瞬發中子衰減常數α，是一項與核系統中裂變材料的反應性、 臨界程度以及裂變材料的多少、形狀密切相關的重要參數，對其進行高精 度測量一直是核信息測量中的一項關鍵指標。

通常而言，對瞬發中子衰減常數α的測量可以分為時域測量和頻域測 量兩種。時域測量通過Rossi-α方法，借助多道分析器，方法較為成熟， 但易受本底噪聲干擾，對于深次臨界測量影響尤為明顯。頻域測量是基于 中子源噪聲驅動測量分析方法，可有效降低中子源本底噪聲，提高測量精 度。但由于核反應速度較快，數據量龐大，難以達到實時在線測量。美國 NMIS(Nuclear?Material?Identification?System：核材料鑒別系統)系統，雖 實現了納秒級采樣與同步，但頻譜計算依賴硬件，測量中間數據無法保存， 測量難以重復，且成本極其昂貴，功能無法擴展。

因此，如何設計一個瞬發中子衰減常數的綜合在線測定方法，在頻域 測量的同時也進行時域測量，成為本發明關注的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種瞬發中子衰減常數的綜合在線測定方法， 利用中子脈沖序列實現對瞬發中子衰減常數的實時綜合測量。

參見圖1和圖2，本發明的目的通過以下技術手段實現：

1、對中子脈沖進行采集，得到中子源與被中子源激發的探測體所產 生的中子脈沖沿時間軸的排列；該排列即為由“0”和“1”組成的中子脈 沖序列，該序列按照中子脈沖出現的位置進行存儲，沒有脈沖的不存儲；

2、將采集后的數據包按給定長度進行分塊，實時計算每一塊中子信 號的相關函數并疊加求和，待采集塊數到達設定閾值時計算功率譜密度函 數；

3、對相關函數利用相關擬合法計算瞬發中子衰減常數，對功率譜密 度函數按轉折頻率法計算瞬發中子衰減常數；

4、對上述兩種不同方法計算的結果做綜合處理，給出最終測定結果。

在步驟1中，對中子數據進行采集時，中子源及被中子源激發的探測 體產生的中子由中子探測器探測，利用置于計算機中的高速數據采集卡同 時對中子源通道信號和被探測的兩個通道信號進行超高速采集，從而得到 三個通道的中子脈沖信號的時間分布。

在此基礎上，在步驟2中，將三通道數據按相同大小進行分塊，每塊 數據分別計算其自相關與互相關。并對自相關與互相關分別應用FFT(Fast Fourier?Transform：快速傅里葉變換)求得自功率譜和互功率譜。其中，高 速數據采集卡的采集頻率為1GHz，也可為512MHz，256MHz或其他頻 率。分塊大小為1024，也可為128、256、512等。

為節省時間，在不影響計算精度的條件下，可設置若干循環，在所采 集數據塊數量達到一個設定閾值后，對各塊所計算得到的自相關序列AC 與互相關序列CC分別求和得到ACS和CCS，對ACS和CCS進行FFT 從而得到相應的自功率譜APSD和互功率譜CPSD。

若要利用相關函數對瞬發中子衰減常數進行測量，需按照以下步驟進 行：

1)如圖3所示，互相關函數CC(i)，-N≤i≤N，i表示延遲時間，N表示 延遲時間的最大值。提取其中延遲時間位于L₁到L₂之間的互相關函數數 據，并將其賦予數組y，其中y(j)＝CC(j+L₁)，j表示數組y數值的下標。 0≤j≤L₂-L₁，20≤L₁≤L₂≤220，180≤L₂-L₁≤200。