【摘要】：全面禁止核試驗條約在聯合國通過之后,全面禁止核試驗條約組織技術秘書處(CTBTO/PTS)提出了地震、次聲、水聲和放射性核素四種可用于監(jiān)測秘密核試驗的技術手段。在放射性核素監(jiān)測中,放射性惰性氣體氙的四種同位素,131mXe,133Xe,133mXe和135Xe由于化學性質穩(wěn)定,并且具有較大的裂變產額以及合適的半衰期,是核試驗重要的示蹤氣體,也是禁核試后CTBTO所監(jiān)測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低水平放射性氙探測技術的梳理,開展與放射性氙探測相關的實驗工作,并研制一套可用于放射性氙探測的新型探測器。考慮到放射性氙探測的特性規(guī)律以及近年來國外放射性氙探測器的發(fā)展趨勢,論文的主要工作在放射性氙疊層閃爍探測器的研制和初期實驗方面開展,包括疊層閃爍探測器的結構設計與性能模擬；疊層閃爍探測器電子學讀出系統的研制以及輸出信號的波形識別和符合脈沖的解析；在后期工作中,結合疊層閃爍探測器開展了一些實驗工作,包括探測器的性能測試、降本底技術研究、外源刻度實驗以及輻照樣品測量等實驗內容。取得了以下一些主要結論： (1)探測器設計方面,在國內率先提出了可用于低水平放射性氙探測的疊層閃爍探測器,該探測器由兩層閃爍體組成,用同一個光電倍增管收集不同閃爍層的閃爍光,利用脈沖波形識別技術計算不同閃爍層閃爍光的貢獻。利用MCNP5工具包對兩種不同的探測器結構進行了模擬,得到了p信號測量層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,135Xe的910keV特征p射線僅有0.8%沉積在Y閃爍層CsⅠ(T1)中,而對133Xe的81keV特征Y射線的吸收低于6.5%。 (2)電子學讀出系統方面,基于NI數字化儀器研制了可用于放射性氙疊層閃爍探測器的數字化數據采集與分析系統,該系統集成有有信號篩選,多道能譜(用于探測器各閃爍層能量刻度)以及符合脈沖分析(用于p-γ符合測量)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對脈沖幅度和電荷積分量計算的干擾。 (3)結合放射性氙疊層閃爍探測器的先期實驗工作,獲取了疊閃探測器特有的符合脈沖,通過對符合脈沖的篩選,計算了疊閃探測器的本底抑制因子為94.6±1.0；結合所研制的數據采集與分析系統,利用外置標準源的特征γ射線對疊層閃爍探測器的CsI(T1).層進行了能量刻度,利用137Cs的康普頓散射電子譜對BC404閃爍層進行了能量刻度,并通過符合脈沖解析得到本底條件下符合信號的分布規(guī)律,計算了本底條件下135Xe和133Xe的最小可探測濃度；此外進行了氙氣輻照樣品的測量,通過對135Xe計數區(qū)域的持續(xù)跟蹤,推導出半衰期為9.56h,與135Xe理論值9.14h相對偏差為4.6%。 【學位授予單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TL812

【圖文】：

Paul R.J. Saey根據1993年ENDF-349數據繪制了 235U、和239Pu由裂變譜中子（f)和14.7MeV高能中子誘發(fā)（he)的裂變反應產物曲線，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核材料裂變反應產物曲線3

驗數據可以很容易得到核素活度隨時間的變化曲線。例如Saey (2010)給出了醫(yī)用同位素生產中四種核素活度的變化曲線，，圖1.5。我們可以根據核裝置的實際情況，給出各種情況的活度變化曲線[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的活度有一個短時間的上升，但隨后的8天時間其活度降低了近6個量級。1.3基于HPGe的SPALAX探測系統INGE項目下，法國研制的放射性l#探測系統名為SPALAX，由法國原子能10

【參考文獻】

相關期刊論文 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,張萬生,王金川,林源根,諸永泰,徐瑚珊,謝元祥;疊層塑料閃爍探測器望遠鏡[J];核技術;1997年06期

本文編號：2712311