XH-3130A在线液体γ监测仪探测效率MC模拟

为了研究改造后的XH-3130A在线液体伽马监测仪对核电站某管道一次水放射性核素的探测效率及探测限的影响因素,利用MCNP5程序计算了改造前后XH-3130A伽马监测仪对管道放射性源项伽马能量在0.08~1.5 MeV范围全谱区及特征峰区活度浓度探测效率。针对放射性管道中单一核素Cs-137,计算结果与液体放射性源标定计数刻度实验数据符合较好。并分析了不同源项伽马能量及探头布置等因素对活度浓度探测效率大小影响差异。模拟结果表明,改造后的XH-3130A在线液体伽马监测仪不再影响原有测量管道整体性且最低探测限为1.35103 Bq/m3,可以满足工程技术要求。     

3×3锗酸铋晶体阵列探测器对于0.5—21MeV光子能量响应的研究

建造了由九块国产锗酸铋晶体组成的采用光电倍增管读出的阵列式探测器. 应用γ放射源、中子放射源、静电加速器(p,γ)反应以及核反应堆(n,γ)反应得到0.5—21MeV γ射线. 在这个能量范围内进行的测试显示了线性的能量响应. 能量分辨率在低能量下满足预期的E^1/2关系, 而能量在4.43MeV以上实际测得的数值较预期为大. 实验中还考察了光子在晶体阵列中沉积能量的横向分布情况, 结果与蒙特卡罗模拟一致. 本工作表明, 采用放射源及低能(p,γ)反应作为锗酸铋电磁量能器定标和监测的手段是实际可行的.     

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%。     

扩散型云雾室的制作及使用示例

C.T.R.威尔逊制作的膨胀型云雾室是世界上最早的带电粒子径迹探测器之一,但其具有灵敏时间短、不能连续工作的缺陷.而扩散型云雾室可以连续工作,它通过热端将酒精加热转化为蒸气,酒精蒸气扩散到冷端后冷却形成过饱和蒸气,从而使得通过过饱和蒸气的带电粒子径迹可以在强光照射下被观察到.本工作根据其工作原理设计并制作了扩散型云雾室,在云室内部无放射源的情况下观察到了质子、β射线和宇宙射线的径迹;在放置一般烟雾报警器的~(241)Amα放射源的情况下,观察到了α粒子径迹.根据拍摄到的视频以及测量的几何数据,估计了该~(241)Am放射源的放射性活度.     

HTR-PM中燃耗测量方法研究和测量系统原型研制

作为球床模块式反应堆中燃料元件循环的重要组成部分,燃耗测量系统必须对连续排出堆芯的燃料球进行非破坏性在线测量,以确定是作为乏燃料球退出循环,还是将其返回堆芯。137Cs的活度和燃耗值存在很好的单调对应关系,因此在高温气冷堆(HTR-PM)核电站示范工程中将利用高纯锗探测器测量燃料球中137Cs的活度,进而根据燃耗计算曲线确定其燃耗值。通过实验以及基于Geant4的蒙特卡罗全模拟,利用效率传递方法准确得到了系统刻度的修正因子。同时发展了快速自动的谱寻峰和峰面积分析程序用于双源实验和MCNP模拟的γ谱分析,结果表明,尽管有干扰峰的影响,该系统预计对137Cs的活度测量相对不确定度依然可以控制在3.0%以内。在以上工作基础上成功研制并测试了一套全尺寸的燃耗测量系统原型。     

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。     

类型γ射线能谱指纹的识别机理

放射源的辐射指纹能起到标识和鉴别放射性物体的作用.在涉及核弹头不可逆销毁过程的深度核裁军核查中,核弹头的辐射指纹对标识和鉴别裁减下来的核弹头将起到关键作用.预先研究辐射指纹的有关技术,如识别机理的研究,将有助于深度核裁军的核弹头核查技术发展.以实验室放射源为研究对象,探索了类型γ射线能谱指纹的同一性识别机理.类型γ射线指纹识别机理的研究,就是要找出一种合适的方法,以较高的置信度,描述两个正在进行比较的γ射线指纹是否为同一放射源的指纹.采用了谱形比较法,并用谱相似度概念来描述两个指纹的相似程度.在谱形比较思想的指导下,编制了放射源类型指纹识别软件,并通过放射源同一性的识别实验验证了软件的有效性,同时研究了谱相似度随统计涨落和测量条件,如时间、源强和本底等因素的变化情况.研究结果表明:1)用相似度概念来描述两个指纹的相似程度,回答两个待比较的γ射线能谱是否代表同一类型放射源,是切实可行的;2)该识别机理只具备识别放射源类型的能力,而对同一类型、差异甚微的放射源个体还不能识别 关键词： γ射线能谱指纹 辐射指纹 识别机理 核查技术     

(12)~C+(64)~Ni反应中出射α粒子的机制和截面与入射能量的关系

实验研究了E_1=36.5 MeV至69.4 MeV八个入射能量下的~(12)C轰击~(64)Ni引起的核反应.使用△E-E半导体探测器,测量了反应中出射的α粒子的能谱和角分布.角分布随着入射能量的升高由擦边角成峰变成为前角成蜂,中间呈现过渡形态.入射能量较低时,截面随入射能量的升高而增加的速率较慢,能量较高时增加的速率较快.     

基于信息理论的γ能谱辨识新方法

提出了一种基于相对熵的放射源γ能谱识别方法。首先,利用主成分分析(PCA)算法压缩数据,构造γ射线能谱的特征空间。然后,采用随机化技术(RT)来使特征空间中γ射线能谱的特征值归一化,这样,γ射线能谱的特征空间可以看作是概率空间。最后,定义两个概率空间的相对熵来测量两个γ射线能谱的相对差异。大量实验表明,所提方法能够更加有效地辨识γ射线能谱, 不仅计算量小,而且对诸如统计浮动、谱峰偏移、底噪等因素具有很高的鲁棒性。     

血液中Na活化放射性测量的蒙特卡罗模拟

针对超临界事故中人体受到中子辐照后感生的24Na活度测量,采用MCNP软件建立蒙特卡罗模拟模型,分别模拟不同类型NaI探测器对24Na衰变的两条射线全能峰的探测效率和塑料闪烁体探测器对24Na衰变的射线总计数的探测器效率。模拟结果表明:井型NaI探测器与圆柱型相比,24Na衰变的1.38 MeV和2.76 MeV 射线全能峰探测效率分别提高了4.30倍和4.11倍;塑料闪烁体探测器对24Na衰变的射线的探测效率是NaI探测器对24Na 射线的探测效率的1.72倍;同时粗略计算了探测器计数与人体所受中子辐照剂量之间的关系。     

~(12)C+~(13)C熔合截面测量中统计模型引入的系统误差研究（英文）

在本工作中,我们分别采用薄靶和厚靶实验技术,测量了~(12)C+~(13)C反应在质心系能量4～6 MeV的熔合截面。实验得到了~(12)C+~(13)C反应的在线γ产额和离线的24Na活度,利用TALYS统计模型给出的反应道分支比,导出了熔合反应的总截面。通过对比不同实验得到的总截面,定量研究了统计模型修正所带来的系统误差:在线γ分支比修正引入的系统误差为14%;由离线24Na活度测量得到总截面时,~(24)Na分支比修正带来的系统误差也为14%。     

基于信息理论的γ能谱辨识新方法（英文）

提出了一种基于相对熵的放射源γ能谱识别方法。首先,利用主成分分析(PCA)算法压缩数据,构造γ射线能谱的特征空间。然后,采用随机化技术(RT)来使特征空间中γ射线能谱的特征值归一化,这样,γ射线能谱的特征空间可以看作是概率空间。最后,定义两个概率空间的相对熵来测量两个γ射线能谱的相对差异。大量实验表明,所提方法能够更加有效地辨识γ射线能谱,不仅计算量小,而且对诸如统计浮动、谱峰偏移、底噪等因素具有很高的鲁棒性。     

用于激光加速质子参数表征的带电粒子活化测谱技术

基于传统带电粒子活化分析技术,发展了一种用于激光加速质子参数表征的带电粒子活化测谱方法.激光加速质子轰击不同厚度铜薄膜组成的诊断滤片堆栈,使铜片活化,通过测量各铜片活度及活性区的大小,获得加速质子的空间积分能谱、角分布等参数.详细讨论了活化测谱的滤片堆栈诊断排布、符合测量及解谱方法,并对该方法的可靠性进行了自洽检验;在XG-III皮秒激光装置上开展了带电粒子活化测谱实验,利用该诊断方法,得到了加速质子的角分布、空间积分能谱等参数,实验获得的质子最高截止能量18 MeV,激光能量到质子(4 MeV)的转换效率为1.07%.     

MC模拟无卷积全谱转换法测量X，γ辐射剂量

为了更好地进行环境X/γ辐射剂量的测量,通过对电制冷高纯锗探测器蒙特卡罗建模获取0.01～1.5 MeV能量范围内的能谱和剂量（率）值,并利用无卷积全谱转换法进行能谱-剂量转换研究。研究发现,通过无卷积全谱转换法计算得到的剂量率与模拟剂量率符合较好;通过在中国计量研究院环境γ辐射空气吸收剂量标准辐射场中进行Co-60和Cs-137放射源剂量率实验验证,结果显示,在0.01～1.5 MeV的能量范围内,通过能谱-剂量转换得到剂量率与标准剂量率的误差小于±10%,这表明通过无卷积全谱转换法进行能谱-剂量（率）转换系数的求解是可行的。     

强脉冲γ射线能谱测量仪研制

研制出了一种用于强脉冲γ射线能谱测量的能谱仪,在感应电压叠加器实验平台上,测量了阳极杆箍缩二极管产生的强脉冲γ射线能谱。选择适合强脉冲γ射线测量的Si-PIN探测器阵列和铅过滤片作为测量系统,通过在能谱仪的前部放置不同厚度的铅衰减片,测量了感应电压叠加器的强脉冲γ射线的强度。理论计算了不同能量的光子经过不同厚度的铅衰减片以后在探测器阵列上的能量沉积,得到了探测器的灵敏度曲线。利用探测器上的理论计算的电荷量和实验波形的对应关系,求解了该加速器的能谱。光子的最高能量约为1.44 MeV,平均能量为0.68 MeV,其中能量在0.4~0.8 MeV范围内的光子数最多,占74.3%。     

新型国产LaCl3∶Ce晶体γ/n甄别能力研究

对国内最新研制的高光产额(～50000 photons/MeV)、 快响应(～25 ns)无机晶体LaCl3∶Ce的γ/n甄别能力进行了研究。利用MC模拟程序进行建模计算, 得出LaCl3∶Ce晶体的γ/n为19.56; 利用DPF中子源DD靶进行实验测量, 结果表明该晶体的γ/n高于19。理论计算结果与实验结果相符合。该晶体可以应用于中子、 γ混合辐射场中γ脉冲的测量。In this paper, the γ/n discriminability of LaCl3∶Ce scintillator is studied. This scintillator has high output(50000 photons/MeV) and fast principal decay time constant(～25 ns). γ/n discriminability of LaCl3∶Ce is 19.56 with MCNP calculation and larger than 19 in the experimental measurement with Dense Plasma Focus facility. The calculation is in agreement with the experiment result. This crystal may be applied to measuring the gamma pulse in the neutron and gamma mixed radiation field.     

基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统设计

本文设计了基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统来降低天然本底和康普顿散射对低活度放射性测量的影响。该系统选用Φ145 mm×95 mm×80 mm的NaI （Tl）环形探测器与Φ75 mm×75 mm的NaI （Tl）主探测器构成反符合探测器,采用FPGA和高速ADC同步采样主探测器脉冲信号和反符合环形探测器输出信号。在FPGA中实现了核脉冲信号采集、缓存、反符合甄别、梯形成形等相关算法。在天然本底测量实验中,数字反符合γ谱仪系统的计数率为191.80 cps,本底抑制系数为2.69;对137Cs放射源的测量实验表明,在反符合探测器端面中心处,反符合测量峰总比为0.41,能量分辨率为6.99%;在反符合探测器侧面中间部位,反符合测量峰总比为0.30,能量分辨率为7.48%。实验结果表明,基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统明显降低了天然环境本底和康普顿散射对测量的影响,适用于低活度放射性测量、现场就地放射性测量。     

一种测量次级中子能谱的新方法

采用双飞行时间法创建了一台非常规快中子飞行时间谱仪,排除了用D(d,n)3He中子源测量8-13MeV能区次级中子双微分截面时源中破裂中子群对次级中子能谱测量的干扰.结合常规快中子飞行时间谱仪的测量,实现了用D(d,n)3He中子源开展8-13MeV中子能区次级中子双微分截面的测量.     

复合式高能γ探测器优化设计Monte Carlo模拟计算

用Monte Carlo方法系统模拟计算了以NaI晶体与BGO晶体为探测介质的clover与cluster复合式高能γ探测器的效率.对于相同的介质几何,BGO复合式探测器的全能峰效率远高于相应的NaI复合式探测器.用多块φ76×127BGO晶体制作成的clover与cluster复合式高能γ探测器对22.0MeV的γ光子的全能峰特征效率仍然高于40%,绝对效率增加因子达2.4与2.7.     

大动态范围双维位置灵敏多叠层探测系统

描述了一种用于中能重离子核反应实验研究的大动态范围双维位置灵敏多叠层探测系统.该探测系统由纵向电场气体电离室(IC)、大面积双维位置灵敏穿透型Si探测器(PSSD)、大面积Si光敏二极管(SPD)和用光二极管读出的16单元CsI(Tl)闪烁体探测器阵列组成.用a放射源Am(5.486MeV)测得的IC、PSSD的能量分辨率分别为3%和2.6%.在25MeV/u ⁴⁰Ar诱发的核反应中,探测到的a粒子的能量动态范围为2—130MeV,此探测系统清楚地分辨出Z=2到Z=21的元素,对Z=18的Z分辨本领Z/△Z≈44.5,位置分辨为0.86±0.03mm(FWHM).