密封容器中钚材料同位素丰度和年龄的测量

根据相对效率法的原理，利用PC/FRAM分析软件，开展了用高分辨γ谱仪测量密封容器中钚材料的同位素丰度和年龄的实验研究.研究结果表明，同位素丰度和年龄的分析精度随能谱测量精度的提高而提高，如果能谱的测量精度不够，通过PC/FRAM分析得出的钚材料的同位素丰度和年龄有偏低的可能.因此，在能谱测量过程中，建议通过监测某个特征峰的峰面积计数来判定239Pu丰度和年龄的测量精度是否已满足测量要求.Based on the concept of relative detection efficiency, some experiments have been conducted to measure the isotopic abundance and the age of the plutonium material in a sealed container by a high-resolution γ-ray spectrometer. The PC/FRAM software analyzes the spectra. The study shows that the analysis precision of the isotopic abundance and the age will rise as the spectral measurement precision increases, and that If the spectral measurement precision is not enough, the analyzed results by the PC/FRAM software might be lower. Hence, the study suggests that a spectral peak is monitored to show lights on the spectral measurement precision during the process of spectrum acquirement.     

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     

钚同位素成分及总质量测量的可行性探讨

利用MCNP4B程序,通过一个实例探讨了钚的同位素成分及总质量测量的理论可行性.首先利用假想的γ射线源确定出不同能量γ射线穿透容器的相对效率曲线;然后将实际的钚样品放入容器,通过容器外各种特征γ射线强度的测量可以推算出钚的同位素成分;最后测量出系统总中子泄漏数,便可求得钚的总质量. One possible method of measurement of isotopic composition and mass for plutonium is discussed and its feasibility in theory is demonstrated by the MCNP4B package in this paper. The relative efficiency ratio curve for the container where the plutonium sample is put in can be computed by assigning an arbitrary γ ray source in the sample . Once the relative efficiency ratio for the container is known, the isotopic components for plutonium can be induced by assigning the real γ ray source in the sample and...     

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。     

钚体源样品γ能谱计算的蒙特卡罗方法

提出了钚体源样品γ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γ能谱进行了模拟计算.用实验测量的γ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.     

便携式食品放射性检测仪的研制及测试

设计了一种便携式食品放射性检测仪,主要包括测量结构、核信号处理单元和能谱分析程序。核信号处理单元主要包括抗混叠低通滤波器、程控增益放大器、高速A/D采样、数字低通滤波、梯形成形、脉冲幅度甄别和能谱获取等。能谱分析程序主要包括能谱光滑、能谱寻峰、能量刻度、本底扣除以及活度计算等。最后,以测量131I核素为例,研究了仪器对不同体积样品的探测效率、刻度系数和最低可探测活度,并根据刻度系数对300 mL食品样品的放射性测量结果进行校正。结果表明,仪器对常见食品中131I的放射性活度检测结果误差小于10%,满足食品放射性测量需求。     

分层γ扫描技术中HPGe探测器几何因子加权刻度方法

分层扫描(SGS)测量分析是一种无损检测技术,是桶装核废物定性、定量分析的重要手段。实际分析过程中,随着放射性核素所在的位置变化,对应每层不同的位置HPGe探测器的探测效率也随之变化,导致对样品不同位置需分别进行效率刻度。本工作用均匀聚乙烯样品填充废物桶,采用SGS装置的测量方法估计放射核素活度。将放射性点源置于桶内,按距离桶的中心距离依均匀分布规律选取7个点,分别对其进行效率刻度。并建立SGS 测量系统几何模型,通过两种方法将1~7号位置的几何因子对探测效率计算结果进行加权平均,后给出每层的探测效率标准值,此标准值可充分估计每层不同位置对核素的探测效率。结果表明:在测量和计算误差存在的条件下,可以快速准确估计出放射性废物桶内不同位置的核素放射性活度,提高检测精度。     

积分中值定理在放射性氙样品γ谱效率刻度技术中的应用

在实验室HPGe探测器测量分析氙气样品过程中需要用到相对方法进行分析, 然而由于放射性氙同位素半衰期较短, 制作相应的标准气体比较难, 给谱仪系统刻度带来困难.针对该问题, 提出使用混合面源模拟刻度四种氙同位素气体源的效率, 并提出将积分中值定理应用到面源刻度实验过程, 大大简化了中间流程, 提高了测量的准确性.利用氙分离纯化系统在高氡环境下采集样品, 获得了天然放射性¹³³Xe气体γ谱, 通过计算得到其活度浓度. 积分中值位置处的混合面源刻度结果和气体源刻度结果一致, 说明本文提出的面源刻度技术及积分中值定理的思想在HPGe 探测器效率刻度测量分析中是有效可行的. 关键词： 面源 无源效率刻度软件 效率刻度     

核裂变材料核素成份的γ特征谱分析

研究对裂变核材料及有关核装置进行了无损探测与识别的物理可行性。其要点是由测量得到的γ特征能谱出发，通过对γ射线输运过程的物理分析并引入相应的参量描述，以推 论有关核材料的特征信息。数值计算模拟实验的结果表明，据此方法可以在有效的精度范围内由所测量到的裂变核材料的出射γ特征谱推算出其同位素成份等重要信息。研究结果还表明，考虑源区核材料的自吸收修正（称几何自屏蔽修正）是提高计算分析精度的关键因素之一。     

γ分布与特征峰绝对探测效率关系的Monte-Carlo模拟

用γ谱法评估放射性物质的量时，必须获得相应的探测效率。当测量比较复杂体系中的放射性物质的量时，被测对象的材料密度、材料组分以及源分布状态的差异使得用标准源刻度法是非常困难的。因此，无标定量分析方法具有更适用的价值。该方法的理论基础是光子的输运理论，而解决光子输运问题最好的方法是蒙特卡洛(Monte-Carlo，简称MC)模拟方法。MC法能够逼真地描述真实的物理过程、在解决光子的输运问题时具有无可比拟的优点。为此，用MC方法来模拟γ源分布与特征峰绝对效率的关系具有重要的意义。对假定长方体内的点源、线源、面源和体源，以几种形式稀疏分布(均匀、抛物)，模拟计算了相应条件的特征射线的绝对探测效率，并讨论了模拟计算绝对探测效率与能量、吸收体厚度、源分布和探测几何位置等关系。模拟计算程序结构见图1。     

BGO高能γ探测器性能测定与效率模拟

实验测定了两套新制作的φ75×100 BGO高能γ探测器的能量分辨与时间分辨,根据BGO晶体中Ge的热中子俘获所释放的2条高能γ射线对γ能谱作能量刻度.模拟计算了4—30MeV能量区间BGOγ探测器的全能峰效率、单逃逸率与双逃逸率,计算了入射γ光子在0—30MeV区间均匀分布时BGO探测器的实际计数响应与计数效率随γ光子能量的变化,分析了γ光子在探测介质中的能损向下延展造成的能谱扭曲.     

大面积闪烁体探测器的中子探测效率刻度

介绍了一种利用同位素中子源(²⁴¹Am⁹Be)通过γn符合的中子飞行时间法对大面积探测器的中子探测效率进行刻度的方法,并用蒙特卡罗方法对该探测器的探测效率进行了模拟.实验与模拟结果基本一致.     

特征γ射线谱分析的蒙特卡罗模拟技术

蒙特卡罗方法(MC)是模拟核探测问题的理想方法,用中子照射客体,中子诱发产生非弹γ和俘获γ,通过特征γ射线能谱和时间谱分析,确定客体核素组成和重量百分比.本文基于非弹γ和俘获γ时间门测量技术,给出了脉冲源发射下探测器响应计数公式.在中子与核作用产生次级光子方面,采用期望值估计(expect value estimator,EVE)产光.为了避免大量小权光子模拟带来的计算存储量增加,设计了EVE产光与直接估计(direct estimator,DE)产光耦合.仅增加少量计算时间,便实现了特征γ射线解谱.数值模拟在自主MC软件JMCT上开展,计算结果初步验证了方法的正确有效性.     

PIPS-α谱仪探测效率蒙特卡罗模拟及其影响因素

在放射源能谱测量过程中,PIPS-谱仪探测效率的影响因素有几何因子、空气层吸收、死层吸收、本征探测效率等,为了更精确地计算放射源的活度,分析母体核素种类和浓度,探究各因素对探测效率的影响具有重要意义。使用蒙特卡罗软件模拟不同探源距、真空度下的放射源的能谱测量;使用SRIM模拟5 MeV 粒子在空气和死层中的射程及分布;使用PIPS-谱仪测量241Am,238Pu,239Pu三种标准源的实际能谱;根据实验与模拟的结果对各个因素对探测效率的影响进行分析,并计算得到谱仪对不同放射源的本征探测效率。结果表明:在PIPS-谱仪的能谱测量过程中,影响谱仪探测效率的主要因素是几何因子和本征探测效率,空气层和死层对粒子的吸收可以忽略不计;谱仪对241Am,238Pu,239Pu三种标准源的本征探测效率分别为64.84%,49.95%,51.55%。     

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．     

NaI(Tl)探测器对23.8MeV γ射线的效率刻度方法

低能D(d,γ)~4He辐射俘获反应截面的研究在聚变领域和天体物理等领域中起到非常重要的作用。由于受到标准γ源能量的制约,在研究D(d,γ)~4He反应产生的23.8 MeV高能γ射线产额实验过程中不能用标准源进行效率刻度。采用实验测量与计算相结合的方法实现NaI(Tl)探测器对23.8 MeVγ射线的效率刻度是比较成熟可靠的。针对高能γ射线的产额低、本底大的情况,实验采用一个大型NaI(Tl)反康谱仪进行测量,以提高探测效率。NaI(Tl)探测器的效率,独特地采用了包括全能峰、单逃逸峰和双逃逸峰在内的效率来计算,经MCNP-4C程序模拟计算,结合实验测量的19F(p,αγ)~(16)O反应产生的6.13 MeVγ射线探测效率推算出该NaI(Tl)探测器在23.8 MeV的效率为(2.23±0.34)‰。该方法对研究高能γ射线效率刻度具有重要的参考价值。     

常态中子深度分析物理模型

带电离子在样品内输运过程中的能量岐离、探测立体角有效范围及探测系统噪声都将改变中子深度分析（NDP）的多道离子能谱分布。假定上述三种因素导致的离子探测谱能量展宽都可以采用高斯函数描述，基于一般条件下的NDP装置设计，建立了预测一定深度核素产生的离子测量谱的探测器响应函数物理模型。该模型的理论分析结果与实验测量能谱的峰位、半高宽均符合良好，能够作为中子深度分析测量谱反演分析的基础。     

原子各个同位素间跃迁强度的关系

在小信号高分辨激光光谱中，当不同Ｊ态在超精细结构态Ｆ的混合可以忽略时，起源于同一个Ｊ能级的原子各个同位素总电偶极跃迁强度正比于它们的丰度，在一个Ｆ－Ｆ’跃迁内的强度分布可以用群论计算出来，用内调制激光光谱方法测量轴的实验证实了理论的结果。     

γ能谱特征峰定位算法分析

γ能谱分析是辐射探测数据分析工作的关键步骤，多年来能谱分析程序多依赖于美国成熟的分析软件，随着国内近年来对中子活化分析（瞬发γ、缓发γ）、核材料识别、核素快速识别技术的介入，γ能谱分析程序的自主研发显得至关重要。不论是传统的能谱分析技术，或是目前流行的神经网络，现代谱估计技术，其中特征峰的甄别是丫能谱分析的首要工作。特征峰的甄别，普遍采用极值法原理，其实质是微分法。最简单有效的方法是对原始谱进行平滑处理的一阶微分法（局部极大值法），它不但能够确定峰位，而且能够给出左右边界的位置，     

符合计数在钚的属性测量中的应用研究

钚等易裂变材料每次裂变放出的中子数硼艮从高斯分布。裂变中，这v个中子基本上是同时放出的，因此每次裂变放出的中子会表现出时间相关性。普通的中子发射体发出的中子的时间分布是随机的。由于中子在裂变材料中的增殖，通过总中子计数无法确定裂变次数和推出未知样品中等效钚的质量。符合计数可以记录两个中子“同时”被探测的事件，它比总中子计数多了一个测量参数，因而可以较全面反应钚的裂变属性。