钚体源样品r能谱计算的蒙特卡罗方法

提出了钚体源样品r能谱分步计算的蒙特卡罗模型和方法．采用分步和直接计算两种方法对球壳形钚体源样品的r能谱进行了模拟计算．用实验测量的r能谱验证了计算结果的可靠性，计算结果与实验测量值在10％的误差范围符合,通过对Steve Fetter模型的模拟计算表明：对于外面包有若干屏蔽层的钚体源样品大系统，采用分步方法进行能谱计算，可以使结果快速收敛．     

钚部件属性γ射线综合测量原型系统

通过γ射线辐射探测、能谱分析和信息屏障等技术集成，建立了一套可用于核裁军核查的钚部件的钚存在、武器级钚和年龄属性的HAM-1型γ射线综合测量系统.在不泄漏核部件敏感设计信息的前提下，探测核部件是研制HAM-1型γ射线综合测量系统的基本出发点.根据信息屏障的设计要求，选用ARM微处理器作HAM-1的控制中心，自行研发了高分辨γ能谱的解谱分析技术和属性分析技术，编制了HAM-1型γ射线综合测量系统的应用软件，实现了能谱采集、数据分析、结果显示的自动化和核部件敏感设计信息的保护. 关键词： 钚部件 属性测量 信息屏障 γ射线综合测量系统     

无放射源伽马能谱测量实验设计

为了在无放射源的前提下开设γ能谱测量实验,本文使用氯化钾样品中的40K代替常规放射源,研究了所需的实验样品含量、实验装置和实验内容,并分析了本实验的辐射危害情况.研究表明:使用氯化钾样品不仅可以满足常规γ能谱测量的实验要求,还比仅使用137Cs放射源丰富了实验内容,且经计算和测量本实验的辐射剂量达不到放射源的下限标准,可以保证学生在安全的前提下完成实验内容.本研究设计的实验方法不受放射源使用手续及环保部门的制约,有利于消除学生的放射性恐惧心理,减少放射源的管理成本及非核类院校的γ能谱测量实验课程的开设.     

不同射线能量及线衰减系数条件下体源探测效率的函数模型

基于放射性废物桶内所含介质材料和放射性核素分段均匀分布的假设, 采用蒙特卡罗程序模拟计算多种射线能量、多种样品密度条件下的线衰减系数和体源探测效率, 通过多元非线性拟合得到以线衰减系数和能量为自变量的体源探测效率函数。基于壳源法, 通过多个点源组合测试近似替代均匀体源的实验测量, 对3种能量射线和3种密度的样品进行验证实验, 利用蒙卡模拟与数值拟合结合方法和实验测量两种方式获得各自的体源探测效率, 完成活度估算。两种方式活度估算结果相对误差均小于23%。通过蒙卡模拟与数值拟合结合方法所得结果与实验结果基本吻合, 证明了该方法的有效性。     

基于Boosted-Gold算法的γ能谱反演分析

为了利用低能量分辨率探测器γ能谱分析获取未知放射性核素的特征信息,提高γ能谱中重峰及弱峰分析的准确性和有效性,本文开展了基于Boosted-Gold算法的Na I(Tl)探测器γ能谱分析研究.采用MCNPX建立Na I(Tl)探测器模拟模型,获得了维度201×200的探测器响应矩阵.基于Boosted-Gold算法开发了γ能谱反演程序.实验测量了γ源22Na,133Ba和152Eu的探测器响应能谱,并以不同γ射线能量、不同能差(?E)、不同相对强度为条件构建了3组低分辨率模拟γ能谱,结合响应矩阵及反演程序对实测γ能谱和模拟γ能谱进行反演.以IAEA数据库核素标准特征信息对反演结果进行分析.结果表明:Boosted-Gold算法对实测γ能谱特征能量反演误差最大为2.17%(¹³³Ba源0.276Me V),反演强度与标准强度最大差为0.197(¹⁵²Eu源1.408Me V).对模拟γ能谱核素特征能量均可准确分析,反演强度与标准强度差值保持在0.01以内;当增强系数p≤14时,Boosted-Gold算法有利于γ放射性核素的定量分析,对于相对强...     

Pu300能量窗钚年龄算法

美国LLNL提出了采用钚材料γ谱的330—350keV(Pu300)能量窗计算钚年龄, 用此能量窗建立了相关钚年龄算法, 并对几个不同样品的谱数据进行了计算, 并将其结果与PC/FRAM的结果进行比较, 结果表明两者吻合得比较好.     

用于HIRFL重离子治癌的PET成像实验研究与蒙特卡罗模拟

为了HIRFL重离子治癌的需要,使用两个位置灵敏闪烁体探测器组成了一个简单的PET成像系统.对PET成像进行了实验研究,实验测量得到了物体成像以及γ射线能谱,对于511keV全能峰处的能量分辨率为186%,峰总比为52.4%.采用GEANT3程序对该系统进行了模拟计算,并与实验进行比较,最后对该系统进行了优化设计     

罐装钚材料同位素丰度和年龄的测量

用被动探测的方法，在尽量短的时间内，准确探测密封在容器罐中的钚材料的特征属性，譬如同位素丰度、钚材料的年龄等，是核材料控制的一个重要技术手段。用高分辨γ谱仪在钚材料密封容器罐外一定距离处进行一定时间的测量，可以获得高分辨的γ射线能谱，如何从这些能谱中求解出钚材料同位素丰度和年龄是主要的研究内容。相对效率法利用测量对象的能谱信息作自身效率刻度，而不需要使用标准源来进行探测效率的刻度；在相对效率曲线上，绝对探测效率之比等于相对探测效率之比。因此，只要从能谱中求解出任意两个核素不同能量的特征峰峰面积，就可以求出这两种核素的核子比。     

井型高纯锗探测器体源样品无源效率刻度

采用蒙特卡罗程序MCNP建立物理模型,对井型高纯锗探测器的效率进行虚拟刻度。模拟计算在密度为0.4,1.2 gcm-3的6种不同成分环境样品中,探测器对射线的探测效率,当能量高于0.10 MeV时,体源样品的探测效率主要与样品密度、射线能量相关。以土壤、水和植物油样品为代表,结合所选取的函数模型,确定了密度范围0.1~1.6 gcm-3的固体源、密度1.0 gcm-3的水溶液和密度0.92 gcm-3的油溶液体源的效率函数及参数。实验采用标准源,对探测效率模拟结果进行了验证,探测效率的模拟值与实验值符合较好,二者误差均在3%以内。说明MCNP程序可以较为准确地模拟计算井型高纯锗探测器对射线的探测效率,验证了该无源效率刻度方法的准确性和可行性。     

基于虚拟刻度原理对放射性体源效率刻度方法的发展

采用蒙特卡罗模拟计算的方法,标定能够适用于不同HPGe探测器上的体源虚拟点源位置,需要对点源、体源的探测效率进行模拟计算。通过 241Am、137Cs、60Co点源和体源研究了HPGe晶体尺寸、类型对它们的虚拟点源位置的影响,模拟结果表明241Am虚拟点源位置随着探测器尺寸、类型的不同呈现明显的差异性,说明虚拟刻度原理对于探测器表面的小体积样品测量在低能区间是不可取的,最后采用 137Cs、60Co源得出体源高度与虚拟点源位置的半经验公式。通过实验室两台HPGe探测系统对尺寸Φ70 mm×65 mm标准土壤体源的探测效率进行计算,与模拟探测效率值、虚拟点源效率表征结果对比分析,验证了拟合一组表征虚拟点源位置的半经验公式是可行的。实验结果表明,对$\gamma $能量区间在300~2 000 keV进行体源的虚拟刻度时,选择可靠的定标源即可建立体源和虚拟点源位置的关系。这为解决监测工作中样品与探测器之间重复进行探测效率校准的问题提供了新的途径。     

基于微通道板的中子探测器γ射线灵敏度

研制了一种基于微通道板的超快脉冲中子探测器,对其γ射线灵敏度进行了理论和实验研究。建立了探测器的γ射线灵敏度理论计算模型,利用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量γ射线在不同厚度聚乙烯靶中产生的出射电子能谱和出射角度分布,并结合经验公式计算了单个电子在微通道板(MCP)孔道中产生的二次电子产额,最后得到了探测器的γ射线灵敏度,结果表明当聚乙烯靶厚度大于某一值时,γ射线灵敏度基本相同。利用西北核技术研究所的标准γ射线放射源对探测器的γ射线灵敏度进行了实验标定,实验结果与理论计算结果一致。     

非平衡辐射烧蚀对内爆中子产额的影响

 利用1维多群非平衡辐射输运RDMG程序，对不同能谱分布的辐射场驱动的靶丸的辐射烧蚀过程及中子产额进行了模拟计算，并与实验测量结果进行了初步比较。结果发现，辐射驱动源的能谱平衡性，特别是高能金M带成分对内爆靶丸产生预热效应，降低核燃料区压缩度，电子及离子温度，从而显著降低了中子产额。计算结果表明：中子产额随CH壳厚增加而下降，该变化规律与实验结果基本符合。     

BC537探测器中γ射线的响应函数测量与蒙特卡罗模拟

为了将氘化液闪探测器(BC537)测量的反冲电子谱转换为γ射线能谱,利用标准γ点源对BC537探测器的响应进行了测量并运用基于蒙特卡罗方法的Geant4程序计算了BC537探测器探测γ射线的响应函数。讨论了探测器建模中有无铝壳和入射γ射线束流半径对探测效率和响应函数的影响。对比模拟和实验测量的反冲电子谱,两者符合较好。利用模拟的响应函数和实验测量标准γ源Cs-137和Co-60以及AmBe源在BC537探测器中的反冲电子谱,经迭代法解谱得到了对应的标准γ射线能谱,验证了模拟参数的合理性以及该响应函数的实用性。     

管内气固两相流动的实验和模拟计算

本文基于气固两相流动模型计算循环流化床内的流动．颗粒动理学方法模拟颗粒相湍动．采用γ-射线密度计和非等速取样管测量局部颗粒浓度和流率,利用FFT方法计算颗粒浓度功率谱密度．模拟计算得到上升管内气相和固相速度和浓度分布等．数值模拟计算与实验结果相吻合．     

第二类超导体输运临界电流密度的一个临界态模型计算

给出了第二类超导体临界电流密度随样品尺寸及外加磁场变化的一个临界态模型计算。计算中考虑了样品中混合态与迈斯纳态共存的情况。用该模型对Tl2Ba2Ca2Cu3O10样品的实验测量结果进行了模拟计算,并讨论了有关问题。     

蒙卡程序计算临界基准题测试检验ENDF/B-VIII.0核数据库

采用MCNP程序和ENDF/B-VII.1，ENDF/B-VIII.0核数据库，对119个模型构成的临界基准题进行了临界计算测试检验。此临界基准题模型包含233U、高浓铀、中浓铀、低浓铀和钚材料的临界实验系统，中子能量覆盖了快中子、中能中子和热中子能谱。采用ENDF/B-VIII.0核数据库的计算有效增殖因子k_eff结果与基准实验结果相对偏差的均值和标准差分别为?68.98×10?5和407.88×10?5，检验计算k_eff结果与基准实验结果的偏差与基准实验不确定度比值在1σ（σ为标准不确定度）以内、1σ～3σ区间和大于3σ的数量分别为107，9和3个；将此结果与相同条件下ENDF/B-VII.1核数据库的计算结果进行了比较，表明ENDF/B-VIII.0核数据库对临界计算更准确，与实验模型结果符合更好。     

基于波移光纤及硅光电倍增管的钚气溶胶测量系统北大核心CSCD

钚气溶胶测量是进行钚材料相关实验研究的基础。为了确保辐射安全,常需将钚材料密封于密闭容器内以实现对钚气溶胶的包容,商用钚气溶胶监测设备由于难以放入含钚密闭容器而不适用于该应用场景下钚气溶胶浓度的监测。使用ZnS(Ag)闪烁体作为辐射灵敏材料放置于含钚密闭容器内,通过波移光纤将闪烁体信号引出密闭容器,并通过硅光电倍增管实现对闪烁体信号的采集,使用该技术路线建立的钚气溶胶测量系统能够用于密闭容器内钚气溶胶的测量。该测量系统可根据具体需求实现对探测器尺寸、形状的定制,具有功耗低,结构相对简单等优点,实现了密闭容器内钚气溶胶的远程就地测量,具备n/γ混合辐射场下α粒子甄别测量能力。     

294MeV 20Ne+159Tb反应中出射α粒子的研究

在294MeV Ne束轰击Tb靶的反应中,用ΔE-E望远镜测量了10°—150°发射的α粒子能谱,并用运动源模型拟合了所得的实验能谱,得到与前角度源、中等速度源、熔合蒸发源的有关参数.计算谱很好地复现了实验能谱的形状、峰位信数值,角分布也得到极好的模拟.实验所得的发射α粒子截面为3300mb,运动源模型计算值为3700mb.     

利用太赫兹反射式时域光谱系统测量有机溶剂的光学参数

采用太赫兹反射式时域光谱系统,测量了包括正己烷、液状石蜡、无水酒精和水在内的四种有机溶剂的反射式时域光谱,并根据实验模型设计了两种计算方法提取液体样品的光学参数.此外,还将反射算法得到的样品光学参数与透射算法的结果进行比较,验证了反射式系统对应算法结果的正确性,解决了透射系统无法准确测量和提取对太赫兹吸收很强的样品的光...     

真空环境下激光与固体靶冲量耦合的机理分析和数值模拟

在准真空环境下，采用高功率密度的调Q-Nd:YAG激光照射固体铝靶表面，测量了不同入射激光强度下气化靶物质对靶的冲量.通过分析不同情况下激光与固态靶、气化物质的作用机理，采用流体力学理论和三维有限差分的计算方法，对不同激光强度情况下气化物质对靶产生冲量的过程进行了数值模拟，将模拟计算所得结果与实验测量结果进行了比较和分析，进而对实验结果进行了解释.由数值模拟结果与实验结果的一致性可见，本文采用的模型能反映激光作用下固体靶力学响应的物理过程.