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《中国原子能科学研究院》 2004年
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中子周围剂量当量(率)监测方法的研究

李桃生  
【摘要】:目前,开发的中子剂量仪表大多数是采用单计数器单慢化体,在中子能量范围比较宽的场所使用时剂量仪表的能量响应不能令人满意,应用于辐射防护的能谱仪表在现场中使用也十分不便。本论文的研究目的是综合目前实际应用的剂量仪表和能谱仪表二者的优点,克服二者的缺点,探索一种可行的现场中子剂量监测方法,为研制一种适合辐射防护目的的中子剂量仪表提供理论基础和技术基础。 本论文的研究内容包括:(1)把中子位置灵敏计数器应用于剂量监测工作中;(2)采用蒙特卡罗方法模拟计算,对探头的几种尺寸进行比较,选择合适的慢化体直径,设计探头为单球多计数器组合;(3)在数据处理中对探头的计数分区采用等分法和不等分法,并对二者进行比较;(4)验证的实验结果说明利用解谱软件对各分区计数和进行解谱,通过获得中子能谱,由能谱可以计算所需要的监测量。 为了吸收单慢化体容易携带的优势,克服单计数器单慢化体的中子剂量仪能量响应不理想的缺点,探头设计采用单球多计数器组合。当中子照射探头时,中子的慢化程度随球体内深度变化而变化,基于中子位置灵敏计数器具有位置灵敏的特点,把三个热中子位置灵敏的计数器按两两垂直的方法安装在一个慢化球体内来测量球体内热中子分布。数据处理时,国际上对球体划分采用球径向等分法,即把球分割成5个球壳,每个球壳厚度相同,每个球壳內有6小段计数器(最内层为3小段计数器),把各小段计数器的计数求和作为一个计数区,这样可得5个区的计数。为了得到较理想的5个计数区注量能量响应函数,首次提出对球体划分方法采用球径向不等分法的方法,即各壳层厚度不一样,采用“外层薄内层厚”的方法。 通过用蒙特卡罗方法MCNP4A软件对探头设计的大小进行注量能量响应模拟计算,对探头的几种尺寸进行比较,结果表明探头慢化球体直径为25cm比较合适,并计算了各区的注量能量响应矩阵,同时分析了角响应、计数器的气压和慢化体的密度等对响应函数的影响。通过对等分法和不等分法的响应函数分析,表明不等分法具有一定的优势。 中子位置灵敏计数器的探测位置是根据计数器的两端输出的脉冲幅度大小来 确定中子入射到计数器中产生核反应的位置的,本次实验选用MM电子插件来获 取位置信号,N工M插件包括加法器、除法器、定时单道和数字模拟转换器(ADC)等。 来自于3路位置灵敏计数器的ADC输出信号和5个区的计数是由多道数据获取系 统来完成的。 借鉴多球谱仪可以获得辐射场能谱信J自、的优点,由5个区的数据和解谱软件, 采用蒙特卡罗计算出5个区的中子注量能量响应矩阵,可以获得所测量的中子辐 射场的能谱,再由中子能谱和已知的响应矩阵即可计算有关的辐射防护的常用量, 达到监测目的。本工作从理论上较好地解决了剂量能量响应不理想的问题,设计 的输出量除了周围剂量当量率,还可以根据需要选择包括总注量率等一些有用的 结果。 本工作为了验证设计监测方法的可行性,选择2弓ZCf中子源和Am一Be中子源参 考辐射场进行研究,测试结果表明中子位置灵敏计数器的分辨率(FWHM)为5mI’n,位 置解的相对误差未超过士5%。选择的解谱软件是德国尸TB实验室于2002年研究开 发的UMG解谱软件包,并利用软件包中的MXD--FC31和GRV一FC31两种少道问题解 谱软件进行解谱,对两种中子参考辐射场分别计算出注量率、周围剂量当量率、 单位注量平均周围剂量当量和剂量当量平均能量,其结果与参考值的偏差未超过 士15%,从解谱的结果来看,不等分法的解谱结果要优于等分法的解谱结果。通过 对两种参考辐射场的总谱、本底谱和源谱的分析,中子散射对辐射防护量计算的 一些影响。讨论了两种解谱软件输入参数和预置谱等对计算结果的影响,并对测 量和计算等环节的不确定度来源进行了分析。通过注量能量响应的假设验证结果 说明,如果该监测方法应用于中子周围剂量当量或中子注量测量,则二者得到的 结果的不确定度可以不超过30%。 通过理论分析和实验结果的验证表明,设计的这种中子周围剂量当量(率) 的监测方法具有十分重要意义,它可以应用到中子辐射场的一些辐射防护量监测, 改善了目前使用的中子剂量仪表的剂量能量响应不理想的状况;打破了我国的可 携带式中子剂量仪表输出结果单一化的僵局,走输出结果多元化之路;在保证职 业受照人员的安全和提高我国的中子剂量监测的水平方面将起到应有的作用。本 论文的成果有: 1、中子剂量仪表采用中子位置灵敏计数器; 2、在我国第一次用单球多计数器进行剂量监测研究; 3、首次提出对探头的计数分区采用不等分法,经实验验证该方法行之有效。 关键词:中子位置灵敏计数器中子剂量监测能量响应矩阵少道解谱 单球多计数器 /
【学位授予单位】:中国原子能科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TL818

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【引证文献】
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2 李桃生;高建勇;颜强;宫存溃;郑玉宏;乐智希;焦南杰;;双球型便携式中子剂量仪探头的设计[J];核电子学与探测技术;2010年11期
3 田时海;卢艳;王和义;陈旭;袁永刚;;中子剂量当量仪的设计[J];核技术;2012年09期
4 王冬;何彬;张全虎;;用遗传算法求解中子能谱[J];原子能科学技术;2010年10期
5 夏文明;贾铭椿;郭智荣;龚军军;;双探测器中子剂量当量仪的探头设计[J];原子能科学技术;2010年S1期
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1 王伟珍;脉冲中子辐射场中子剂量当量测量的研究[D];清华大学;2009年
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【参考文献】
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【共引文献】
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9 廖俊辉;谢一冈;陈元柏;郭萍;郭兰英;欧阳群;凌球;陆双桐;;用于热中子探测的正比管性能研究[J];核电子学与探测技术;2007年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 程亮;耿涛;谈效华;;闪烁体探测器标定的不确定度评定[A];第二届全国核技术及应用研究学术研讨会大会论文摘要集[C];2009年
10 雷夏生;;α、β表面发射率标准装置研制[A];2010中国核电产业科技创新与发展论坛论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 赵良勇;14MeV中子核反应数据的测量[D];兰州大学;2009年
2 王伟珍;脉冲中子辐射场中子剂量当量测量的研究[D];清华大学;2009年
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5 罗晓亮;基于模糊聚类分析的中子与γ射线甄别方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 乐智希;二元慢化型中子剂量仪研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 李茜;三种军用炸药的太赫兹光谱研究[D];中北大学;2012年
8 王军良;防护级γ射线参考辐射场及照射量标准的建立[D];中国人民解放军军事医学科学院;2003年
9 蒋励;工程模拟实验中D-T中子源的非期望中子研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
10 范锐锋;平能量响应银活化探测器研制及其在强X、γ场中中子注量测量研究[D];中国工程物理研究院;2004年
【同被引文献】
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1 代少丰;郑春;王强;;试管内样品中子吸收剂量的测定[J];核动力工程;2007年S1期
2 刘春雨;韩伟实;李建平;陈振平;;宽能区中子雷姆仪结构研究[J];核动力工程;2008年03期
3 汲长松,尚秀兰,代主得,黄合义,张建国,祖世环,赵建强;新型补偿中子测井探头[J];核电子学与探测技术;1988年04期
4 李建平,刘曙东,汤月里,张振刚,梁小霞,屈国英;脉冲中子希沃特计数器的研究[J];核电子学与探测技术;1988年05期
5 牟云峰,陈渊,林理彬,安力,郭海萍,赵秋雯,王新华;NE230液体闪烁探测器对~(24)Naγ射线的响应[J];核电子学与探测技术;2001年04期
6 熊建平,张松寿;宽量程快速闪烁探测器[J];核电子学与探测技术;2001年06期
7 葛良全,赖万昌,林延昌,叶森钢,黄元清;天然中子源中子测水技术的初步研究[J];核电子学与探测技术;2004年01期
8 李桃生,杨连珍,李冬馀;单球多计数器的中子能量响应计算[J];核电子学与探测技术;2004年02期
9 王立宗,张传飞,彭太平,郭存,杨洪琼,张建华;载~6Li塑料闪烁探测器中子能量响应的实验研究[J];核电子学与探测技术;2005年05期
10 石峰;赵京伟;舒乐;衡月昆;赵小健;;直流高压电源纹波的实验研究[J];核电子学与探测技术;2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王伟珍;脉冲中子辐射场中子剂量当量测量的研究[D];清华大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 毕波;求解积分方程的一种新方法及其应用[D];哈尔滨工业大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 夏文明;贾铭椿;郭智荣;左亮周;龚军军;;一种新型中子剂量当量仪的电子学系统设计[J];核电子学与探测技术;2011年06期
2 夏文明;贾铭椿;郭智荣;左亮周;龚军军;;一种新型中子剂量当量仪的能量响应性能分析[J];核电子学与探测技术;2011年09期
3 田时海;卢艳;王和义;陈旭;袁永刚;;中子剂量当量仪的设计[J];核技术;2012年09期
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6 田时海;王和义;陈旭;袁永刚;张林;;~(252)Cf(D_2O)中子源实验室中子散射的模拟及验证[J];核技术;2014年06期
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1 程月东;宽基硅二极管(PIN)探测器的研究[D];江南大学;2010年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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3 赵锋涛;尚爱国;朱文凯;;辐射防护领域中子能谱测量的发展与现状[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(下册)[C];2006年
4 王伟珍;李荐民;赵崑;;适用于脉冲中子辐射场的中子剂量当量仪的研究[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
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6 万兆勇;;核反应堆周围环境剂量监测仪表能量响应的测定[A];全国第三届核反应堆用核仪器学术会议论文集[C];2003年
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2 乐智希;二元慢化型中子剂量仪研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 周波;高能中子周围剂量当量仪的评价方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 杨国召;宽谱中子剂量当量及注量探头优化设计[D];哈尔滨工程大学;2013年
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