[發(fā)明專利]一種用于小型快堆的高靈敏環(huán)境中子能譜分析系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611236357.5
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106873024B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳宜燦;李雅男;劉超;李桃生;王永峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 溫子云,仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及中子能譜測量分析的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于小型快堆的高靈敏環(huán)境中子能譜分析系統(tǒng)，可適用于小型快中子反應(yīng)堆周圍環(huán)境的能譜、注量、劑量在線測量。

背景技術(shù)

由多個置于石蠟或聚乙烯腔內(nèi)的熱中子探測器所構(gòu)成的中子探測器，常用來測量中子能譜。如Bonner多球譜儀，由于其簡單、可靠，適用能區(qū)廣，可以從10keV到幾十MeV，被廣泛用于中子能譜測量，是中子計量實(shí)驗室的常用設(shè)備，應(yīng)用廣泛。

著名的Bonner多球譜儀有PTB研制的多球譜儀。PTB研制的Bonner多球譜儀由8個不同厚度慢化體的中子探測器組成一個能譜測量分析系統(tǒng)，中子探測器主要由³He正比計數(shù)器、球形慢化體組成。不同厚度慢化層的中子探測器其注量能量響應(yīng)峰值隨慢化體厚度增加而向高能區(qū)移動，在20MeV以上更高能量的中子能量靈敏度則下降迅速。其采用SP9球形正比計數(shù)器作為熱中子探測器，探測效率低，環(huán)境條件下計數(shù)少，測量結(jié)果統(tǒng)計誤差大。NEMUS型Bonner球譜儀采用高密度聚乙烯作為慢化體，慢化體中增加鉛層，改善了20MeV以上高能中子響應(yīng)。該類NEMUS型中子譜儀的高能響應(yīng)好，而在環(huán)境本底條件下測量結(jié)果統(tǒng)計誤差大。

在Nucl.Instrum.Methods Phys.Res(2002)中，刊登的“Bonner sphere spectrometers-a critical review”公開出版物中所報道的技術(shù)方案，采用一套5-6個直徑在5cm-30cm低探測效率的聚乙烯球測量環(huán)境中子能譜，其靈敏度低，且適用于熱中子到20MeV中子能段，未涉及20MeV以上能量測量改善方法，不是十分滿足高能成分多的環(huán)境中子能譜測量需求。在Nucl.Instrum.Methods A(2002)中，刊登的“Measurement of the erengy spectrum of cosmic-ray induced neutrons aboard an ER-2high-altitude airplane”公開出版物中所報道的技術(shù)方案，采用能量擴(kuò)展型的中子譜儀測量飛機(jī)上宇宙射線高能中子成份，將系列不同直徑探測器放置在飛機(jī)載核艙里，受飛機(jī)空間限制，不同探測器相互間有一定影響。在Radiat.Meas(2010)中，刊登的“Measurements of leakage neutron spectra from a high-energy positron accumulation ring using extended-range Bonner Sphere Spectrometers”公開出版物中所公開報道的技術(shù)方案，采用⁶LiI(Eu)閃爍體作為Bonner多球的熱中子探測器，部分慢化體內(nèi)襯有鉛層拓寬高能響應(yīng)，為了獲得測試點(diǎn)能譜，將多個球依次放置在測試點(diǎn)根據(jù)測量結(jié)果解譜，并根據(jù)監(jiān)視器的結(jié)果進(jìn)行歸一化修正。該設(shè)計采用分時將多個球輪流放置在同一點(diǎn)的方式，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線解譜。在Radiat.Meas(2008)中，刊登的“Determination of the neutron spectra around a 18MV medical LINAC with a passive Bonner sphere spectometer based on gold foils and TLD pairs”和Radiat.Meas(2010)中，刊登的“Design and experimental validation of a Bonner Sphere spectrometer based on Dysprosium activation foils”公開出版物所報道的技術(shù)方案中，采用TLD對和金或鏑活化片測量不同強(qiáng)度、時間結(jié)構(gòu)的粒子加速器產(chǎn)生能譜，該設(shè)計靈敏度低，采用離線探測器無法實(shí)現(xiàn)在線測量功能，設(shè)計的能譜測量系統(tǒng)未涉及到靈敏度和多個探測器布局改善。