~(252)Cf自发裂变中子发射率符合测量的回归分析

~(252)Cf同位素源具有标准的自发裂变中子能谱,但由于其半衰期较短,应用中常需要对源强进行标定修正.随着源年龄增加,来自源中~(250)Cf和~(248)Cm自发裂变的影响愈加凸显,不能简单按~(252)Cf的衰变规律计算源中子发射率,而通过锰浴活化的间接测量方法周期较长,且在源强低于10~4 n/s时误差较大.最近,基于中子多重性计数的源强绝对测量算法已得到验证.本文进一步从点模型假设的测量方程出发,在将符合计数率与总中子计数率关联的基础上,分别对符合计数率随源位置、符合门宽的变化关系进行回归分析,提取变化过程的特征系数,建立了两种避规效率变化的~(252)Cf中子发射率测量方法,并基于JCC-51型中子符合测量装置开展实验验证.结果表明:两种回归分析方法的测量值均与标称值的修正结果在2%的偏差范围内一致;反推求得装置中轴线上的探测效率也与基于MCNPX程序的蒙特卡罗模拟计算值相符.研究结果可为活度信息不明的~(252)Cf源强标定及符合测量装置的效率刻度提供便携准确的实验方法.     

裂变瞬发中子多重性研究

本文介绍了裂变瞬发中子多重性这一研究领域的概况，着重介绍获第二届吴有训物理奖的“自发裂变和中子诱发裂变的瞬发中子多重性的研究”成果的主要内容和意义．     

CFBR-Ⅱ堆自发裂变中子价值有效系数计算

CFBR—II堆是一个由高浓缩铸造铀球壳组成的椭球形快中子脉冲堆，并带有贫化铀和黄铜球壳反射层，其中心钢托盘在水平方向还开有3根圆孔棒槽供自动调节棒、补偿棒和脉冲棒插入。该堆的自发裂变中子主要分布在贫化铀反射层和浓缩铀活性区，由于不同区域的中子价值不一样，需要将各处的自发裂变中子源强等效到系统中心去，因而引入了有效系数这一概念，它是指以系统中心的中子价值作参考，其它区域的平均中子价值与该参考值的比值作为该区域的有效系数。根据系统各区域的有效系数，便可求出堆体总的自发裂变中子等效为中心点源后的有效源强。     

裂变中子角关联分布的数值模拟

为了实现对自发裂变中子源能量、多重性和中子角关联分布的数值模拟,开发了根据裂变过程,逐步给出裂变中子多重性、能量和角分布等参数的NESF数值模拟程序,并将该程序集成到现有中子输运软件中.重点介绍我们开发的用于模拟自发裂变中子源能量、多重性和中子角关联分布的程序的背景、物理依据、程序流程,以及基于该程序开展的中子角关联分布特征与核部件特征关联的数值模拟.     

脉冲源法测量次临界系统裂变衰减特性的理论分析和数值模拟

针对点堆动力学理论解释脉冲源法测试原理时存在的问题, 基于无源中子输运方程分析次临界系统总中子数、泄漏γ射线计数率随时间的变化关系。理论分析表明: 脉冲中子源作用结束后(无源条件下), 在一定时间范围内, 泄漏γ射线计数率和总中子数近似成正比, 两者随时间变化服从近似指数衰减规律, 反映系统本身的裂变衰减特性, 可以由总中子数和γ射线计数率求解瞬发中子衰减时间常数。基于蒙特卡罗程序构造类Godiva裸铀球次临界系统, 模拟脉冲中子源作用下中子和γ射线输运过程, 计算总中子数、泄漏γ射线计数率及两者比值随时间的变化关系, 结果与理论分析一致; 利用脉冲源法由总中子数、泄漏γ射线计数率计算瞬发中子衰减时间常数α₀, 得到与α-k迭代一致的α₀。说明总中子数、泄漏γ射线计数率可以准确反映系统本身的裂变衰减特性。此外, 根据理论分析和模拟计算给出脉冲源法可用数据的时间范围, 分析泄漏γ射线计数率和总中子数比值的影响因素。     

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。     

基于裂变γ标识技术的瞬发裂变中子谱测量新方法

瞬发裂变中子谱（prompt fission neutron spectrum,PFNS）是用于核实验诊断过程中十分重要的参数数据,传统的测量主锕系核素（U,Pu）PFNS的技术手段是采用裂变室,利用裂变碎片标识裂变中子,通过中子飞行时间技术获得裂变中子谱.目前出现了一种新的用于PFNS测量的技术,其原理是基于如下的物理事实：在一次裂变过程中,释放中子的同时伴随着释放7–8个γ射线光子,而非弹性散射效应产生的γ射线光子只有1–2个.据此,可以通过裂变γ射线的多重性将裂变中子和其他杂散中子甄选出来,达到测量PFNS的目的.本文建立了基于裂变γ标识技术的PFNS测量实验系统.利用该系统对²⁵²Cf中子源的PFNS进行了实验测量,测量结果与传统的裂变碎片标识法及ENDF/B-VⅡ数据库的标准谱进行了比较,对新方法的裂变标识率以及实验不确定度也一并进行了分析.     

中国科学院物理研究所2008年度人才招聘启事

在以质子数和中子数为坐标画出的核素图中,分布着100多种元素的几千种同位素．除少量核素是稳定的以外,其他核素大都有可以测量的半衰期,衰变模式为发射α,β粒子或自发裂变．换句话说,这些核素的基态不会自发地发射质子或中子．核素图的边界分别叫质子滴线和中子滴线,滴线以外的核对质子或中子衰变是不稳定的．     

球壳型钚部件中子多重性测量点模型修正算法

针对中子多重性测量技术中点模型假设在军控核查情况下存在的局限性,为提高核查可靠度,研究点模型算法在武器级球壳型钚部件测量中的逻辑悖论,提出了点模型修正算法。在点模型算法中引入自发裂变中子和氧化物次生中子的二阶矩及三阶矩修正因子,获取了修正后的点模型公式。利用探测效率和门份额均为1的理想中子多重性探测器,结合蒙特卡罗模拟平台,研究了修正因子与球壳型钚部件质量、泄漏增殖因子的关系,并定量了该关系,提出利用迭代法求解修正后的点模型公式。结合蒙特卡罗方法对修正算法进行了数值验证,与点模型算法结果比较:修正算法能将质量偏差平均值从-4.70%降低至-0.70%,氧化物含量份额偏差平均值从11.45%降低至2.31%。     

中子诱发232Th裂变初始碎片质量及动能分布Monte-Carlo研究

随着第四代反应堆以及先进核能利用系统的发展,对中子核数据提出了高精度、多核素、宽能区的新要求.目前,中国核数据评价库(CENDL库)中相关核裂变的数据较缺失,不足以满足当前核能发展的需求.因此,建立面向中子核数据需求的可靠计算方法和工具变得极为重要.本文基于Monte-Carlo方法建立了裂变碎片质量动能计算模型,研究了中低能中子诱发²³²Th(n,f)反应发射中子前裂变碎片的分布特性.对于裂变碎片质量分布,本模型计算结果与实验值最大偏差约1%,与GEF, TALYS程序计算结果 (与实验值最大偏差约2%)相比具有一定优势.对于发射中子前裂变碎片动能分布,本模型计算结果与实验数据一致.结果表明,所发展的计算模型能够较好地预测²³²Th(n,f)反应发射中子前裂变碎片数据,为中子诱发锕系核裂变反应计算提供一种新思路.     

248 Cm和252Cf自发裂变瞬发中子谱测量

在飞行时间方法测量 2 0 0keV— 1 2MeV能区内2 48Cm和2 5 2 Cf自发裂变瞬发中子谱 ,以国际原子能机构推荐的2 5 2 Cf自发裂变瞬发中子谱为标准 ,可以免去探测器效率刻度的问题并消除系统误差 ,提高测量精度 .实验用一个微型电离室作为裂变碎片探测器 ,两个芪晶体中子探测器测量中子及一套基于微机的距离分别为 3 2 ,50和 1 0 0cm ,经过对数据的处理和分析给出了 2 0 0keV— 1 2MeV的中子能区内的实验数据 .用Maxwell分布对实验数据进行拟合 ,得到的核温度为 (1 4 0 1± 0 0 0 6)MeV .     

密封Cf源的成分测定和中子发射率修正

当密封Cf源寿命超过20年后,其他同位素和子体核素尤其Cf-250和Cm-248的贡献不断增大,使得Cf源中子发射率不能简单按照Cf-252半衰期进行估算。基于Cf源中同位素及其子体核素的衰变和自发裂变规律,提出了一种测定密封Cf源中Cf-252和Cf-250成分的方法,达到快速估算寿命超过20年的Cf源中子发射率的目的。采用长计数器相对测量得到一个使用近30年Cf源在某一时刻的中子发射率,确定了该源初始时刻Cf-252和Cf-250原子核数分别为4.452×1016和7.746×1015,据此给出了Cf源的中子发射率随时间的变化关系。同时在另外两个时刻的推算结果与长计数器测量结果符合得非常好,相对偏差小于0.3%,进一步验证了该方法的可靠性。此外还对Cf-252,Cf-250和Cm-248对中子发射率的贡献与中子源寿命的关系进行了分析,结果表明当Cf源寿命达到30年时,Cf-252对总中子发射率的贡献已经降至67.65%,而Cf-250和Cm-248的贡献已经达到29.32%和2.94%。     

符合计数在钚的属性测量中的应用研究

中子符合计数在核材料认证和管理中有着广泛的应用．系统阐述了中子符合计数的基本原理,对“点模型”公式作了推导．利用MCNP4B程序实现了中子符合计数的数值模拟.Neutron coincidence counting is widely used in the authentication and management of nuclear material. The basic principles of coincidence counting and the derivation of "point model" formulae of "point model" are introduced in this paper. The numerical simulation of the coincidence counting is implemented by use of the MCNP4B package.     

狭缝式高灵敏裂变中子探测系统

研制了狭缝-外延式高灵敏大面积PIN裂变中子探测系统. 其对14MeV，2.5MeV中子灵敏度可达10^-16C·cm²，比原有典型的脉冲裂变中子探测系统高4个量级. 采用外延式铅狭缝准直结构，研制灵敏区尺寸为60mm，厚度为200μm—300μm的大面积PIN半导体探测器、以Be膜为衬底，有效直径为60的²³⁵U裂变靶，解决了该探测器研制中的高灵敏度和n/γ分辨难题. 该系统已在实践中获得成功应用. 关键词： 裂变中子探测系统 大面积PIN探测器 大面积裂变靶 高灵敏探测系统     

固体径迹火花自动计数器效率标定

采用固体径迹法并结合火花自动计数器读径迹数的方式测量弱中子场中的中子引发铀产生的裂变碎片，以此得到中子引发铀产生的裂变率。要获得绝对裂变率，需标定固体径迹火花自动计数器效率。     

n-r分辨应用于^252Cf自发裂变中子飞行时间谱测量

飞行时间法是精确测量快中子能谱的有效方法。但是在实际应用中，各种中子灵敏探测器同时也对r射线灵敏，中子源的伴随r射线会直接影响中子能谱的求解精度。液体闪烁体BC501具有良好的时间响应特性和n-r分辨本领，广泛适用于r射线场中的快中子参数测量。文中选用液体闪烁体BC501作为快中子探测器，根据中子和丫射线在液体闪烁体中产生的闪烁光退光时间长短的明显差异，应用脉冲上升时间法进行n-r分辨，通过对符合甄别^252Cf自发裂变中子飞行时间谱中的丫射线的效果进行研究，从应用的角度描述了脉冲上升时间法的n-r分辨效果。     

中子学实验近期进展

文章作者采用核活化法和核裂变法实验研究了加速器D-T中子、D-D中子以及~(252)Cf自发裂变中子在纯水泥体上的反射中子,获得了反射中子引起的6种高阈能活化箔的活化反应率以及~(235)U(包镉)和~(238)U裂变反应率.采用反冲质子法测量了4种厚度(4.5,9,18,27cm)聚乙烯板的角度中子谱.获得了聚乙烯铁铍组合壳体内距装置中心0,9.7,12.8和17.3cm 4个位置1MeV以上的中子能谱.采用铝核素标准截面相对测量法,获得了~(175)Lu、~(89)Y核素的(n,2n)反应截面.文章还分析了实验的不确定度.     

裂变室探测器组合研制

裂变室探测器己广泛应用于中子的辐射强度、中子产额以及剂量测量，是一种气体计数器，内有裂变材料，在热核聚变研究中，需研制两种裂变室探测器组合，即微裂变室探测器组合和通用型多裂变室探测器组合。微裂变室探测器是铅笔大小的气体计数器，它作为裂变堆的堆芯监察器而被研制。     

静态次临界系统α值的分析

为提高现有MC软件处理较深次临界度问题的能力，改进了‘虚产生’法对可调参数η的处理，并应用改进后的MC软件对静态次临界实验(981-2)数据作了理论分析，还同动态方法做了比较。这里所说“动态”方法，指通过MC方法直接模拟裂变系统内或泄漏中子数时间分布，用指数函数拟合源中子注人上升段后的数据的方法，相应的指数被认为是离散α本征值。在多个离散本征值中，原则上将数值最大的指数就是所谓衰减本征值，应同‘虚产生’法的结果一致，     

钒球介质内中子能谱和伴生γ能谱测量

因钒具有在D—T中子照射下低活性的特点。同时其（n，2n）中子增殖大于（n，X）反应引起的吸收。所以钒是聚变堆第一壁及结构材料使用的主要竞争者。开展过钒的14MeV中子泄漏能谱测量，而有关钒介质内中子能谱及伴生γ能谱的实验数据国内未见报道，因此有必要开展这方面的工作。