本文選題：中子探測(cè)器　切入點(diǎn)：長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器具有較好的平坦中子注量能量響應(yīng),它作為一個(gè)中子計(jì)量傳遞儀表被廣泛應(yīng)用到各個(gè)中子輻射場(chǎng)的中子注量率監(jiān)測(cè)。長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器的探頭是由慢化體和熱中了靈敏的3He或BF3計(jì)數(shù)器組成,它具有探測(cè)效率高,抗T射線(xiàn)能力強(qiáng)和測(cè)量長(zhǎng)期穩(wěn)定的特點(diǎn)�，F(xiàn)行的長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器在入射中子能量高于5MeV時(shí),探測(cè)器的注量能量響應(yīng)快速下降,主要是由于3He的(n,p)核反應(yīng)截面或BF3的(n,α)核反應(yīng)截面隨著能量的增加而下降引起的。這樣導(dǎo)致長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器不適用于能量大于幾個(gè)MeV的輻射場(chǎng)的監(jiān)測(cè)。另外一個(gè)問(wèn)題是如果采用的慢化體太大,當(dāng)重量超過(guò)50kg時(shí)就不便于攜帶。本論文針對(duì)以上的問(wèn)題,研究的目的是改善高能中子的能量響應(yīng)函數(shù),并且考慮長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器具有可攜帶性。為了改善探測(cè)器的響應(yīng)函數(shù),基于原始的設(shè)計(jì),做了幾種研究變化,即采用了中子能量補(bǔ)償技術(shù),解決高能響應(yīng)不理想的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了三種類(lèi)型的長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器。其一是設(shè)計(jì)了一種拓寬高能中子應(yīng)用范圍的長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器,即拓寬型長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器。該技術(shù)是在慢化體襯有Pb和Cr金屬材料,基于金屬(n,xn)的增值核反應(yīng),提高高能中子的響應(yīng),對(duì)低能中子在熱中子計(jì)數(shù)器前襯有小塊圓柱形聚乙烯材料,使中子能量在幾個(gè)keV到150MeV范圍內(nèi)具有平坦的響應(yīng)函數(shù),拓寬型長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器可以應(yīng)用到高能中子源的中子注量測(cè)量。其二是設(shè)計(jì)了一個(gè)小型長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器,即在慢化體內(nèi)插入1.5cm厚的Cr層,探頭的慢化體可以縮小到Φ15×35cm,但中子能量范圍縮減在幾個(gè)keV到20MeV內(nèi)具有平坦的響應(yīng)函數(shù),這樣探測(cè)頭設(shè)計(jì)具有可攜帶性。其三是設(shè)計(jì)了一個(gè)改善型長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器,即在慢化體內(nèi)插入W材料,中子能量在幾個(gè)keV到20MeV范圍內(nèi)具有平坦的響應(yīng)函數(shù)。為了掌握探頭的角響應(yīng),分別計(jì)算了入射能量為1keV、1MeV和14MeV角響應(yīng)影響,結(jié)果表明,散射對(duì)長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器影響不大。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性,基于以上的三種研究成果,以拓寬型長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器為基礎(chǔ),研制了一款稱(chēng)之為FDS-LC的長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器。該計(jì)數(shù)器采用的是BF3正比計(jì)數(shù)管,通過(guò)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試,結(jié)果表明,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致性小于7.8%。FDS-LC將作為標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量傳遞儀表,用于HINEG的注量率或源強(qiáng)監(jiān)測(cè)。本論文的創(chuàng)新性歸納起來(lái)如下:(1)在理解長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器的測(cè)量原理基礎(chǔ)上,對(duì)中子注量能量補(bǔ)償性原理進(jìn)行了系統(tǒng)性研究,根據(jù)高原子序數(shù)材料的(n,xn)反應(yīng)閾值不同,提出了采用多種高原子序數(shù)材料組合式探頭設(shè)計(jì),以適用于不同中子參考輻射場(chǎng)的測(cè)量需求。(2)重點(diǎn)研究了以W、Pb和Cr等金屬補(bǔ)償優(yōu)化方法,實(shí)現(xiàn)了高能中子響應(yīng)的增加,改進(jìn)了現(xiàn)行長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì),為中子計(jì)量傳遞提供了保證,具有重要的應(yīng)用推廣價(jià)值。(3)論文提出的能量補(bǔ)償技術(shù),根據(jù)不同中子輻射場(chǎng)的需求,模擬計(jì)算了三種類(lèi)型的長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器及部分實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的長(zhǎng)中子計(jì)數(shù)器可以為中子計(jì)量傳遞及溯源提供科學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O571.5

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本文編號(hào)：1618928