【摘要】：全面禁止核試驗(yàn)條約在聯(lián)合國(guó)通過(guò)之后,全面禁止核試驗(yàn)條約組織技術(shù)秘書(shū)處(CTBTO/PTS)提出了地震、次聲、水聲和放射性核素四種可用于監(jiān)測(cè)秘密核試驗(yàn)的技術(shù)手段。在放射性核素監(jiān)測(cè)中,放射性惰性氣體氙的四種同位素,131mXe,133Xe,133mXe和135Xe由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,并且具有較大的裂變產(chǎn)額以及合適的半衰期,是核試驗(yàn)重要的示蹤氣體,也是禁核試后CTBTO所監(jiān)測(cè)的最重要的放射性核素。 本論文研究工作的主要目的是通過(guò)低水平放射性氙探測(cè)技術(shù)的梳理,開(kāi)展與放射性氙探測(cè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)工作,并研制一套可用于放射性氙探測(cè)的新型探測(cè)器�？紤]到放射性氙探測(cè)的特性規(guī)律以及近年來(lái)國(guó)外放射性氙探測(cè)器的發(fā)展趨勢(shì),論文的主要工作在放射性氙疊層閃爍探測(cè)器的研制和初期實(shí)驗(yàn)方面開(kāi)展,包括疊層閃爍探測(cè)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能模擬；疊層閃爍探測(cè)器電子學(xué)讀出系統(tǒng)的研制以及輸出信號(hào)的波形識(shí)別和符合脈沖的解析；在后期工作中,結(jié)合疊層閃爍探測(cè)器開(kāi)展了一些實(shí)驗(yàn)工作,包括探測(cè)器的性能測(cè)試、降本底技術(shù)研究、外源刻度實(shí)驗(yàn)以及輻照樣品測(cè)量等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。取得了以下一些主要結(jié)論： (1)探測(cè)器設(shè)計(jì)方面,在國(guó)內(nèi)率先提出了可用于低水平放射性氙探測(cè)的疊層閃爍探測(cè)器,該探測(cè)器由兩層閃爍體組成,用同一個(gè)光電倍增管收集不同閃爍層的閃爍光,利用脈沖波形識(shí)別技術(shù)計(jì)算不同閃爍層閃爍光的貢獻(xiàn)。利用MCNP5工具包對(duì)兩種不同的探測(cè)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬,得到了p信號(hào)測(cè)量層BC404的最佳厚度,1.5mm厚塑閃BC404幾乎完全屏蔽四種氙同位素的p信號(hào),135Xe的910keV特征p射線(xiàn)僅有0.8%沉積在Y閃爍層CsⅠ(T1)中,而對(duì)133Xe的81keV特征Y射線(xiàn)的吸收低于6.5%。 (2)電子學(xué)讀出系統(tǒng)方面,基于NI數(shù)字化儀器研制了可用于放射性氙疊層閃爍探測(cè)器的數(shù)字化數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng),該系統(tǒng)集成有有信號(hào)篩選,多道能譜(用于探測(cè)器各閃爍層能量刻度)以及符合脈沖分析(用于p-γ符合測(cè)量)等功能。提出了一種新的可用于符合脈沖分析的濾波窗方法,該方法可有效避免脈沖位置波動(dòng)對(duì)脈沖幅度和電荷積分量計(jì)算的干擾。 (3)結(jié)合放射性氙疊層閃爍探測(cè)器的先期實(shí)驗(yàn)工作,獲取了疊閃探測(cè)器特有的符合脈沖,通過(guò)對(duì)符合脈沖的篩選,計(jì)算了疊閃探測(cè)器的本底抑制因子為94.6±1.0；結(jié)合所研制的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng),利用外置標(biāo)準(zhǔn)源的特征γ射線(xiàn)對(duì)疊層閃爍探測(cè)器的CsI(T1).層進(jìn)行了能量刻度,利用137Cs的康普頓散射電子譜對(duì)BC404閃爍層進(jìn)行了能量刻度,并通過(guò)符合脈沖解析得到本底條件下符合信號(hào)的分布規(guī)律,計(jì)算了本底條件下135Xe和133Xe的最小可探測(cè)濃度；此外進(jìn)行了氙氣輻照樣品的測(cè)量,通過(guò)對(duì)135Xe計(jì)數(shù)區(qū)域的持續(xù)跟蹤,推導(dǎo)出半衰期為9.56h,與135Xe理論值9.14h相對(duì)偏差為4.6%。 【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TL812

【圖文】：

Paul R.J. Saey根據(jù)1993年ENDF-349數(shù)據(jù)繪制了 235U、和239Pu由裂變譜中子（f)和14.7MeV高能中子誘發(fā)（he)的裂變反應(yīng)產(chǎn)物曲線(xiàn)，如圖1.1⑴。幽W 丨 Fission by fission \\ \I "Kr "'Xe '-Xe \\ \/1, I . , , .ill , .GO 80 100 120 140 160Massnuntjer圖1.1核材料裂變反應(yīng)產(chǎn)物曲線(xiàn)3

驗(yàn)數(shù)據(jù)可以很容易得到核素活度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。例如Saey (2010)給出了醫(yī)用同位素生產(chǎn)中四種核素活度的變化曲線(xiàn)，，圖1.5。我們可以根據(jù)核裝置的實(shí)際情況，給出各種情況的活度變化曲線(xiàn)[9]。< 一二二二 — — --rr-rr、、\ 10 石 1' I I J I I I I N 1. M I I I I I I I I0 4 8 12 16 20Irradiation stop Time [days]圖1.5活度變化曲線(xiàn)可以看出，i35Xe雖然初始含量較大，但是由于其相較于其他核素半衰期較短為9.14h因此，在中子輻照停止后，i35Xe的活度有一個(gè)短時(shí)間的上升，但隨后的8天時(shí)間其活度降低了近6個(gè)量級(jí)。1.3基于HPGe的SPALAX探測(cè)系統(tǒng)INGE項(xiàng)目下，法國(guó)研制的放射性l#探測(cè)系統(tǒng)名為SPALAX，由法國(guó)原子能10

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 吳正龍;;不同濃度摻鉈碘化銫(CsI∶Tl)晶體的光譜特性[J];光譜學(xué)與光譜分析;2011年08期

2 祁中,郭忠言,詹文龍,周建群,劉冠華,張萬(wàn)生,王金川,林源根,諸永泰,徐瑚珊,謝元祥;疊層塑料閃爍探測(cè)器望遠(yuǎn)鏡[J];核技術(shù);1997年06期

本文編號(hào)：2712311