由于目前美、俄兩國(guó)的~3He(氦-3)氣體的儲(chǔ)備量大不如前,正處于嚴(yán)重的供不應(yīng)求狀態(tài),導(dǎo)致~3He(氦-3)氣體價(jià)格大幅增加,已經(jīng)嚴(yán)重影響到中國(guó)海關(guān)、邊防等單位使用的放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(RM系統(tǒng))設(shè)備的生產(chǎn)。為了掌握行業(yè)核心技術(shù)并改變這種受制于人的狀況,而且目前中子探測(cè)技術(shù)在其它領(lǐng)域也發(fā)揮著重要的作用,研究~3He管中子探測(cè)器的代替品勢(shì)在必行。因而本文主要研究涂硼管中子探測(cè)器中關(guān)于機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)、分析工作及實(shí)驗(yàn)測(cè)試,來(lái)驗(yàn)證其作為~3He管中子探測(cè)器代替品的可行性。論文設(shè)計(jì)了涂硼管中子探測(cè)器總體結(jié)構(gòu),重點(diǎn)設(shè)計(jì)并分析了涂硼管中子探測(cè)器的關(guān)鍵零部件涂硼管的主要結(jié)構(gòu)和材料。分析了涂硼管內(nèi)的陽(yáng)極絲絲徑、陽(yáng)極絲在管內(nèi)的垂度及預(yù)拉力這三者之間的關(guān)系,并得到了陽(yáng)極絲絲徑及預(yù)拉力的最佳取值。論文設(shè)計(jì)并分析涂硼管中子探測(cè)器的另一關(guān)鍵部件慢化體的主要結(jié)構(gòu)和材料。對(duì)比分析了聚醚醚酮(PEEK)和高密度聚乙烯(HDPE)這兩種材料的機(jī)械特性及核物理特性,并用采用數(shù)值分析方法對(duì)比了不同材料制慢化體的變形量和最大應(yīng)力,最終選擇了含氫元素比較多的高密度聚乙烯(HDPE)作為慢化體的材料。論文還設(shè)計(jì)和分析了涂硼管中子探測(cè)器安裝基板、安裝吊耳、電器罩、防水防震等結(jié)構(gòu)。通過(guò)源下試驗(yàn)、高低溫試驗(yàn)及振動(dòng)試驗(yàn)等工作驗(yàn)證了涂硼管中子探測(cè)器的可行性及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。在源下性能測(cè)試試驗(yàn)中檢測(cè)系統(tǒng)指示的計(jì)數(shù)率值優(yōu)于~3He(氦-3)管中子探測(cè)器,證明其完全可以替代~3He管中子探測(cè)器而成為新環(huán)境下的主流中子探測(cè)器產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)高低溫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),溫度的變化會(huì)對(duì)設(shè)備的中子計(jì)數(shù)率產(chǎn)生影響,即高溫會(huì)使計(jì)數(shù)率增加；低溫會(huì)使其減少,而且高溫狀態(tài)對(duì)設(shè)備讀數(shù)率值的影響最為嚴(yán)重。但是各個(gè)階段均在允許的偏差范圍內(nèi),其滿足設(shè)計(jì)要求。在振動(dòng)試驗(yàn)中對(duì)比X軸、Y軸及Z軸振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)設(shè)備受到X軸(陽(yáng)極絲徑向方向)的振動(dòng)時(shí)對(duì)讀數(shù)的影響最大,中子讀數(shù)比參考值有所增加,但滿足讀數(shù)增量的要求,故而說(shuō)明涂硼管的安裝形式是合理的、涂硼管的緩解振動(dòng)設(shè)計(jì)起到了一定的作用。本文研究了涂硼管中子探測(cè)器中核心零部件的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方法,通過(guò)軟件模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方法的合理性和正確性,綜合判斷了設(shè)備的可應(yīng)用性,證明涂硼管中子探測(cè)器模塊滿足實(shí)際使用要求。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TL816.3
【部分圖文】：

缺曰日益嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到幾個(gè)研究領(lǐng)域的發(fā)展，ＤＯＥ作為美國(guó)ｊ／托（氮－３）的逡逑主要供應(yīng)者，目前只為美國(guó)資助的研巧人員提供這種氣體并且對(duì)外禁售。根據(jù)目前的逡逑狀況，美國(guó)某機(jī)構(gòu)對(duì)未來(lái)（氮－３）的需求做出了預(yù)測(cè)，如圖１－２所示。逡逑１ＤＤ‘21邐其它姞邐■逡逑無(wú)榦家邐■逡逑＾Ｈｅ邋８０，０００邐—邐科學(xué)界邐Ｈ逡逑Ｊ邐■邋■邐＊子檢測(cè)領(lǐng)邋■逡逑ｌｌｌｌｌｌｌｌ逡逑ＦＹ０９邋ＦＹ１０邋ＦＹ１１邋ＦＹ１２邋ＦＹ１３邋ＦＹ１４邋ＦＹ１５邋ＦＹ化邋ＦＹ１７邋ＦＹ１８逡逑財(cái)政年逡逑圖１－２邋２０化年ｊ化的需求逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋２０１８邋ｐｌａｎ邋ｎｅｅｄｓ邋ｏｆ逡逑１．２．２替代３化的中子探n,器的相關(guān)研究逡逑為了應(yīng)對(duì)（氨－３）供求缺曰日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀，世界上諸多機(jī)構(gòu)和公司開(kāi)始研逡逑究能夠代替ｊ／於正比計(jì)數(shù)器的中子探測(cè)器。由中子的核物理特性得知，只有少數(shù)幾種逡逑元素能夠與中子發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生能夠被探測(cè)到的次級(jí)帶電粒子，按照核反應(yīng)截面大小逡逑排序的話主要有＂７仿／邋（禮－１５７）、（亂－１５５）、（福－１１３）、托（氨－３）、Ｗ公逡逑（測(cè)－１０）、６Ｚｉ邋（堘－６）和。不同物質(zhì)的核反應(yīng)截面與中子能量對(duì)照?qǐng)D如圖１－３所示。逡逑對(duì)比不同物質(zhì)在慢中子區(qū)域的核反應(yīng)截面不難看出，（禮－１５７）和Ｗ仿Ｋ亂逡逑－１５５）的核反應(yīng)截面比其它元素都要大（反應(yīng)截面分別為７０，邋０００６和１７，邋０００６），其更逡逑容易與中子發(fā)生反應(yīng)，但是當(dāng)＂７６＾／邋（亂－１５７）或＾６如（禮－１日５）與中子發(fā)生反應(yīng)后逡逑會(huì)產(chǎn)生大量的高能ｙ射線

２．邋２涂棚管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逡逑２．２．１涂棚管的整體結(jié)構(gòu)逡逑如圖２－３所示，涂棚管由上端組件、上端封口、管體、陽(yáng)極絲、下端組件、下端逡逑封口及保護(hù)罩等走部分組成，上端組件由充氣接頭和上端絕緣頭組成，下端組件由充逡逑氣接頭和下端絕緣頭組成。涂棚管整體結(jié)構(gòu)如圖２－４所示，上端組件和下端組件的內(nèi)逡逑部結(jié)構(gòu)如圖２－５及圖２－６所示。逡逑１２逡逑

逑ｆ藤逡逑圖２－２涂棚管中子探測(cè)器局部透視圖逡逑ＦｉTB．２－２邋Ｎｅｕｔｒｏｎ邋ｄｅｔｅｄｏｒ邋ｌｏｃａｌ邋ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ逡逑２．邋２涂棚管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逡逑２．２．１涂棚管的整體結(jié)構(gòu)逡逑如圖２－３所示，涂棚管由上端組件、上端封口、管體、陽(yáng)極絲、下端組件、下端逡逑封口及保護(hù)罩等走部分組成，上端組件由充氣接頭和上端絕緣頭組成，下端組件由充逡逑氣接頭和下端絕緣頭組成。涂棚管整體結(jié)構(gòu)如圖２－４所示，上端組件和下端組件的內(nèi)逡逑部結(jié)構(gòu)如圖２－５及圖２－６所示。逡逑１２逡逑

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本文編號(hào)：2814810