[發明專利]一種便攜式多球中子譜儀系統及其監測中子輻射的方法

在審

• 申請號: 201710684365.4
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN109387865A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 孫洪超;李國強;王學新;張建崗;馬安平;王任澤;莊大杰;孫樹堂;孟東原;楊潔;于偉躍;楊彪;閆峰
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;周敏毅

本發明屬于輻射監測技術領域，涉及一種便攜式多球中子譜儀系統及其監測中子輻射的方法。所述的系統包括熱中子計數器、球形慢化體與數據采集系統，所述的球形慢化體緊鄰所述的熱中子計數器的周圍，并由一系列彼此嵌套的不同厚度與直徑的球形慢化層組合疊加在一起形成，所述的球形慢化層可自外向內逐層剝離；所述的數據采集系統連接所述的熱中子計數器，用于在計算機控制下進行測量數據采集，并對測量數據進行分析處理獲得中子能量分布，從而獲得中子輻射場所的中子能譜。利用本發明的便攜式多球中子譜儀系統及其監測中子輻射的方法，能夠攜帶方便、成本低、操作簡單、可監測中子能量范圍寬、響應幾乎各向同性的進行中子輻射場所的中子輻射監測。

技術領域

本發明屬于輻射監測技術領域，涉及一種便攜式多球中子譜儀系統及其監測中子輻射的方法。

背景技術

中子輻射存在于反應堆廠房，其中子能區范圍寬，從meV到MeV跨9個量級。由于中子對人體產生輻射照射時，會與人體的核素的原子核發生反應，所以它會對反應堆工作人員造成輻射危害，而其他存在于中子輻射場所，例如加速器周圍場所以及天然或人工中子源的工作人員也同樣會受到中子輻射危害。

出于人員防護的目的，通常應了解反應堆廠房中子輻射的特征參數，這通常通過利用精確但笨重的儀器開展中子輻射測量來實現。這些儀器設備的測量結果對于繪制反應堆廠房熱區中子能譜十分必要，可用于確認個人劑量計是否能夠完全滿足輻射監測需求。而個人遭受外照輻射劑量的危害與單位治療組織或器官的能量沉積相關，例如：與輻射權重因子與入射中子能量相關，它們可從1到20之間變化。因此，為了更好的進行中子輻射防護，中子能譜測量十分必要。

隨著中子探測、劑量技術和能譜測量技術的發展，一些熱中子計數器、中子劑量計和中子能譜測量系統得到發展并利用于中子注量率、能譜測量。各類型儀器或測量設備各有優缺點。

例如，裂變電離室高中子注量率測量時使用的裂變電離室，具有時間響應快、可連續測量等特點；然而，由于其靈敏度隨中子積分通量的增加而降低，因此，長時間使用后需要進行校準。Li-6玻璃閃爍體探測器可利用⁶Li(Η，α)Τ核反應探測中子；然而，由于受到Li-6中子核反應截面的限制，其可探測中子能量范圍小于5MeV。

熱中子計數器與中子反應截面滿足1/v規律，利用該類型計數器對低能中子探測效率較高的特點，通過加慢化體的方法，可實現對較高能區中子注量率的測量。熱中子計數器包括BF₃正比計數器、He-3正比計數器和Li-6玻璃探測器等；慢化體材料包括石蠟、聚乙烯等。

多球譜儀是由多個直徑不同的聚乙烯慢化球與熱中子計數器組成，能夠很好地測量輻射場所的中子能譜，測量范圍從25meV到20MeV。然而，該譜儀系統測量數據需要后期處理，同時該譜儀系統包括多個直徑不同的聚乙烯慢化球，其體積大，質量重，不便于攜帶。

發明內容

本發明的首要目的是提供一種便攜式多球中子譜儀系統，以能夠攜帶方便、成本低、操作簡單、可監測中子能量范圍寬、響應幾乎各向同性的進行中子輻射場所的中子輻射監測。

為實現此目的，在基礎的實施方案中，本發明提供一種便攜式多球中子譜儀系統，所述的系統包括熱中子計數器、球形慢化體與數據采集系統，

所述的球形慢化體緊鄰所述的熱中子計數器的周圍，并由一系列彼此嵌套的不同厚度與直徑的球形慢化層組合疊加在一起形成，所述的球形慢化層可自外向內逐層剝離；

所述的數據采集系統連接所述的熱中子計數器，用于在計算機控制下進行測量數據采集，并對測量數據進行分析處理獲得中子能量分布，從而獲得中子輻射場所的中子能譜。

在一種優選的實施方案中，本發明提供一種便攜式多球中子譜儀系統，其中所述的熱中子計數器為BF₃正比計數器、He-3正比計數器或Li-6玻璃探測器。