离线测量钍快中子裂变反应率方法

钍快中子裂变反应率是钍铀燃料循环中的重要数据.为了测量基于聚变-裂变混合能源堆包层概念设计的钍样品在宏观中子学装置中的钍快中子裂变数据,发展了钍快中子裂变率的离线活化γ测量方法.通过测量232Th裂变碎片85mKr的β衰变产物85Rb发射的151.16 keV特征γ射线,并结合钍裂变产额数据,获得了钍样品装置中232Th裂变反应率的分布.详细介绍了此方法的原理和影响因素,并利用14 MeV的D-T中子源在贫铀球壳中开展了校验实验,实验不确定度为5.3%—5.5%.采用MCNP5程序和ENDF/B-VI及ENDF/B-VII数据库模拟计算的结果与实验结果在实验不确定度内基本符合,这证明该方法能够有效地模拟装置中232Th裂变反应率.     

康普顿相机图像重建中的快速滤波反投影算法

提出一个由CZT像素探测器与NaI闪烁体阵列组成的康普顿相机，计算探测器系统的几何参数、散射体探测器的能量分辨率及多普勒展宽等因素对相机空间分辨率的影响.相机的总体角分辨率为5.1°~5.6°，主要影响因素为探测器系统的几何参数.首先用解析方法研究图像重建中的滤波反投影算法，不考虑展宽影响时点源重建图像的角分辨率可达1.7°，考虑展宽影响时角分辨率可达4.2°；然后利用Geant4程序进行模拟，用实际应用方法对模拟数据进行重建，不考虑展宽影响时的角分辨率为1.7°，考虑展宽影响时角分辨率可达5.1°.采用滤波反投影算法进行图像重建时，在OpenCL框架下利用GPU实现并行加速，加速比为79倍.     

钍俘获反应率离线伽马测量方法

为了测定聚变-裂变反应堆模型钍包层中的钍俘获率以及钍-铀转化率, 探索了一种新的钍活化离线γ测量法. 利用测量²³²Th俘获反应产物²³³Th衰变链中²³³Pa衰变放出的311.98 keV 特征γ射线, 来反推计算并最终确定²³²Th(n,γ)²³³Th的反应率, 测试实验中不确定度约6% (²³³Th/²³²Th量级为10^-17情况下). 详细介绍了此方法的背景和原理方法, 并进行简单的校验实验, 证明其能够较好地得到模拟装置中的俘获率. 与瞬发γ测量法以及质谱分析法进行对比, 本方法更适合用于聚变-裂变反应堆模型钍包层中的钍俘获率以及钍-铀转化率测量, 并有望进一步测量其他相关参数.     

贫铀球壳中D-T中子诱发的铀反应率的测量与分析

为校验次临界能源堆的概念设计,在R19.4/30.0 cm的贫铀球壳装置上采用活化法开展14 MeV中子学积分实验.布放6片贫铀活化片于球壳中与入射D离子束90°方向上的不同位置处活化,用HPGe探测器测量238U(n,γ)反应、238U(n,f)及235U(n,f)反应和238U(n,2n)各反应产物发射的特征γ射线,得到了相应的反应率.238U(n,γ)反应率的不确定度为3.6％-3.7％,238U(n,D和235U(n,f)反应率的不确定度为5.1％-5.9％,238U(n,2n)反应率的不确定为4.3％-4.7％.用MCNP5程序在ENDF66c数据库下进行模拟计算,238U(n,γ)反应率的计算值/实验值(C/E)为0.972-1.034,238U(n,f)和235U(n,f)反应率的C/E为0.983-1.058,238U(n,2n)反应率的C/E为0.979-1.019.     

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。     

一维贫铀/聚乙烯交替系统中D-T中子诱发的~(232)Th(n,γ)反应率的测定与分析

开展了钍样品装置内钍核参数的积分中子学基础研究.参考混合堆概念设计搭建了内部放置了钍样品的一维贫铀/聚乙烯交替系统装置,采用加速器D-T中子源模拟聚变堆芯,利用前期开发的离线伽马测量方法测定了不同位置、不同中子谱情况下的232Th(n,γ)反应率,不确定度约为5%.结果显示,聚乙烯对14.1 MeV中子的慢化作用可有效提升钍俘获率,且贫铀对钍俘获率也有显著提升作用.实验结果与主流核数据库计算结果的对比显示,ENDF/B-VI.6和JENDL-3.3数据库的计算值比实验值平均约大6%,而较新的ENDF/B-VII.0数据库的计算值比实验值平均约大4%.因此,相比于之前数据库的钍核数据,ENDF/B-VII.0的计算值与实验结果匹配得较好,可作为相关概念设计的推荐核数据库.     

10 MeV、>80 Gy/s@1 m的光子FLASH放疗射线源

报道了基于常温射频直线加速器建成的10 MeV光子FLASH放疗射线源样机,采用高平均电流电子束轰击高速旋转辐射转化靶,在距离靶点1 m远处的固体水模内,X射线剂量率达到80.5 Gy/s,达到未来临床实验与推广所需剂量率阈值。     

中国散裂中子源反角白光中子束流参数的初步测量

中国散裂中子源(CSNS)已于2018年5月建设完工,随后进行了试运行.其中的反角白光中子束线(Back-n)可用于中子核数据测量、中子物理研究和核技术应用等多方面的实验.本文报道对该中子束的品质参数测量实验过程以及最终实验结果.实验主要采用中子飞行时间法,利用~(235)U,~(238)U裂变室和~6Li-Si探测器测量了中子能谱和中子注量率,又利用闪烁体-互补金属氧化物半导体探测系统测量了中子束斑的剖面,得到了该束线的初步实验测量结果.其中白光中子的全能谱测量范围eV—100 MeV,给出了不确定度分析;给出了中子注量率两个实验厅位置的满功率值;给出了白光中子在直径60 mm情况下的全能区束斑.通过与模拟结果的比较探讨了以上结果的合理性,并提出了改进计划.这些实验结果为以后该束线的核数据测量和探测器标定实验奠定了基础.