發(fā)布時間：2021-09-18 12:35

　　為確定主動法外中子源激勵鈾材料時中子、γ飛行時間譜的實驗測量條件,基于Geant4數(shù)值模擬平臺建立了D-D外中子源激勵鈾材料后中子、γ飛行時間譜的計算模型,計算了探測器表面距鈾材料中心不同距離下的中子、γ飛行時間透射譜及飛行時間關聯(lián)符合譜,分析討論了D-D外中子源激勵鈾材料時,探測距離、探測時間及探測器角度等因素對中子、γ飛行時間譜的影響。模擬結果表明,實驗中樣品與中子源之間的距離應小于10 cm,用于記錄中子、γ飛行時間透射譜的探測器表面與鈾樣品幾何中心間的距離應控制在80 cm左右,用于探測中子、γ飛行時間關聯(lián)符合譜的探測器表面與鈾樣品幾何中心間的距離應控制在30 cm左右,且探測器應置于與束流方向成53°夾角的方向上。 

【文章來源】：現(xiàn)代應用物理. 2020,11(01)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

計算模型示意圖

R1為30 cm時,模擬計算得到的中子、γ飛行時間關聯(lián)符合譜如圖3所示。當入射到鈾樣品上的中子達到1×109個時,可得到符合中子計數(shù)為1 992。如果考慮探測器的探測閾值,則可探測到的符合中子計數(shù)還將更低。假設鈾樣品與中子源之間的距離為10 cm,則鈾樣品處的中子注量率約為105 cm-2·s-1,考慮探測閾值影響時,需要測量3 h,符合中子計數(shù)僅約900。若要獲得具有較好統(tǒng)計精度的能譜,則需要測量約30 h。因此,鈾樣品與中子源之間的距離應小于10 cm。當R1為30 cm時,測量30 h獲得的符合中子計數(shù)約為9 000,可滿足統(tǒng)計精度要求;如果R1由原來的30 cm增加為50 cm,則單個中子探測器對樣品所張的立體角減小為原來的1/2.8, 兩個探測器的符合則會使立體角減小為原來的1/7.7。此時,測量30 h,獲得的符合中子計數(shù)將只有約1 000,無法滿足統(tǒng)計精度要求。因此,探測器D2,D3表面距離鈾樣品幾何中心的距離應控制在30 cm左右。當R0為80 cm,入射到樣品上的中子為1×109個時,測量30 h可以獲得的中子、γ計數(shù)為105 572 175,其中,裂變反應產(chǎn)生的中子和γ計數(shù)為42 603,完全滿足統(tǒng)計精度要求。因此,探測器D1可以放置在距離鈾樣品幾何中心80 cm 處。

為減少中子反射對測量的影響,需要考慮探測器的探測角度。由于裂變中子出射基本上是各向同性的,因此,原則上講,中子探測對探測角度沒有要求。但是,若要在測量符合中子譜的同時獲得透射中子譜,則圖1中探測器D1,D2,D3的探測角度應選擇在鈾樣品的前角比較合適,這樣中子源不會直接入射到探測器D1,利用探測器D1即可以獲得透射譜。另外, D2和D3之間的相互干擾,主要來自于樣品出射的中子入射到D2和D3中的一個探測器上,經(jīng)過碰撞后改變方向入射到另外一個探測器上,從而形成一個假符合事件。引起此種干擾的中子主要是彈性散射中子,因為彈性散射截面較大。2.8 MeV中子與238U反應的彈性散射角分布,如圖4所示。由圖4可知,為減少彈性散射中子的影響,應將探測器D2和D3置于與束流方向成53°夾角方向上,這樣中子與238U反應的彈性散射微分截面為最小值, 兩個探測器間的偶然符合和互相干擾均最小。3 結論

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3400148