擴展型長中子計數(shù)器的設計及開發(fā)研究.pdf

1、長中子計數(shù)器具有較好的平坦中子注量能量響應，它作為一個中子計量傳遞儀表被廣泛應用到各個中子輻射場的中子注量率監(jiān)測。長中子計數(shù)器的探頭是由慢化體和熱中了靈敏的3He或BF3計數(shù)器組成，它具有探測效率高，抗Υ射線能力強和測量長期穩(wěn)定的特點。現(xiàn)行的長中子計數(shù)器在入射中子能量高于5MeV時，探測器的注量能量響應快速下降，主要是由于3He的(n，p)核反應截面或BF3的(n，α)核反應截面隨著能量的增加而下降引起的。這樣導致長中子計數(shù)器不適用于能

2、量大于幾個MeV的輻射場的監(jiān)測。另外一個問題是如果采用的慢化體太大，當重量超過50kg時就不便于攜帶。
　　本論文針對以上的問題，研究的目的是改善高能中子的能量響應函數(shù)，并且考慮長中子計數(shù)器具有可攜帶性。為了改善探測器的響應函數(shù)，基于原始的設計，做了幾種研究變化，即采用了中子能量補償技術，解決高能響應不理想的問題，設計了三種類型的長中子計數(shù)器。
　　其一是設計了一種拓寬高能中子應用范圍的長中子計數(shù)器，即拓寬型長中子計數(shù)器。該

3、技術是在慢化體襯有Pb和Cr金屬材料，基于金屬(n，xn)的增值核反應，提高高能中子的響應，對低能中子在熱中子計數(shù)器前襯有小塊圓柱形聚乙烯材料，使中子能量在幾個keV到150MeV范圍內(nèi)具有平坦的響應函數(shù)，拓寬型長中子計數(shù)器可以應用到高能中子源的中子注量測量。
　　其二是設計了一個小型長中子計數(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keV到20MeV內(nèi)具有平坦的響

4、應函數(shù)，這樣探測頭設計具有可攜帶性。
　　其三是設計了一個改善型長中子計數(shù)器，即在慢化體內(nèi)插入W材料，中子能量在幾個keV到20MeV范圍內(nèi)具有平坦的響應函數(shù)。為了掌握探頭的角響應，分別計算了入射能量為1keV、1MeV和14MeV角響應影響，結果表明，散射對長中子計數(shù)器影響不大。
　　為了驗證設計的可行性，基于以上的三種研究成果，以拓寬型長中子計數(shù)器為基礎，研制了一款稱之為FDS-LC的長中子計數(shù)器。該計數(shù)器采用的是BF3

5、正比計數(shù)管，通過實驗的測試，結果表明，計算結果與實驗結果一致性小于7.8％。FDS-LC將作為標準的計量傳遞儀表，用于HINEG的注量率或源強監(jiān)測。本論文的創(chuàng)新性歸納起來如下:
　　(1)在理解長中子計數(shù)器的測量原理基礎上，對中子注量能量補償性原理進行了系統(tǒng)性研究，根據(jù)高原子序數(shù)材料的(n，xn)反應閾值不同，提出了采用多種高原子序數(shù)材料組合式探頭設計，以適用于不同中子參考輻射場的測量需求。
　　(2)重點研究了以W、Pb和