中国工程物理研究院919信箱71分箱 施俊 任忠国 张明 赵志平 赵德山 熊忠华 陈琦等 中子多重计数测量装置研制 中国工程物理研究院919信箱71分箱 施俊 任忠国 张明 赵志平 赵德山 熊忠华 陈琦等
研究标的 研究内容 进展及完成情况 结论
研究目标 研制一套具有较高探测效率的中子多重计数测量系统。 工作腔内直径为400毫米、长500毫米。 探测效率>35% 。 稳定性优于1‰。
研究目的 装置主要由环阵列式中子探测器、信号处理单元、中子多 关的信息，通过中子多重分布的测定可以获得识别钚的氧化状 钚的中子辐射特性包含着许多与钚材料性能及性能变化有 关的信息，通过中子多重分布的测定可以获得识别钚的氧化状 态等信息；为对钚材料进行实时监测其状态与性能的变化程度， 发展钚材料的无损监测技术而研制了中子多重计数测量装置。 装置主要由环阵列式中子探测器、信号处理单元、中子多 重符合分析器等组成部分。
研究内容 中子多重性测量装置设计 中子探测器部分是环型阵列式分布,共使用144只3He管，分为四层布局。 装置主要由中子探测器、高压仓和前置放大器等组成。 中子探测器部分是环型阵列式分布,共使用144只3He管，分为四层布局。
研究内容 装置理论设计 理论设计使用MCNP对装置进行了模拟计算。重点针对阵列式中子探测器结构设计、3He中子计数管层间距设计，装置轴向、径向、中心平面中子探测效率位置响应及前置放大器屏蔽连接盒设计等部分开展理论模拟与分析。 采用MCNP对中子源发射的中子进行跟踪，模拟了装置中子探测器多种结构布局下探测效率的变化，完成设计优化，确定了装置主要参数。
研究内容 装置理论设计 第二、三层位置与中子探测效率的关系 第三、四层位置与中子探测效率的关系
研究内容 装置理论设计 中子探测效率轴向响应 中子探测效率径向响应
研究内容 装置理论设计 理论模拟结果表明：源或样品在中子探测腔内位置发生变化时，中子探测效率的空间变化平缓，因此，在实际样品测量时，位置的微小变化对测量结果影响不大。 中心平面不同位置中子探测效率响应
研究内容 高压仓、前置放大器设计安装 高压仓、前置放大器屏蔽盒设计示意图 前置放大器屏蔽盒布局实物照片
研究内容 3He中子计数管的实际分布情况 3He中子计数管安装示意图 3He中子计数管装配过程
研究内容 中子多重计数测量装置的安装与调试 阵列式中子探测器与电信号处理记 录单元两部分组成，经过上述部组 件的调试，已完成系统的安装和调 中子多重计数测量装置主要由 阵列式中子探测器与电信号处理记 录单元两部分组成，经过上述部组 件的调试，已完成系统的安装和调 试。装置尺寸Φ 900×1370。 安装完成后的实物照片
研究内容 中子多重计数测量装置指标的初步测试 探测效率>35% 。 稳定性优于1‰
研究内容 坪曲线测试 LND 3He管的坪曲线 SAINT-GOBAIN 3He管的坪曲线
研究内容 探测效率测试 装置通过探测效率测试，效率为37.5%，满足技术指标要求。
研究内容 稳定性测试 测量结果均在±3σ内，这些数据说明装置工作正常、稳定性好。
进展及完成情况 采用252Cf中子源对探测效率通过初步测试，效率为37.5%，本底约 完成了装置的安装、调试。 采用252Cf中子源对探测效率通过初步测试，效率为37.5%，本底约 10cps，满足技术指标要求。下一步还需进行精细调试和应用实验研究。 完成了钚材料无损监测方法工程应用的一些初步实验。
取得的成果及结论 装置在设计中运用了分层信号输出方法，为今后不同能量的中子区分探测预留了硬件口；采用双高压输入设计，解决了使用两种型号3He管的混用问题。
结论 中子多重计数测量装置设计效率大于40%，实际中子探测效率将优于37.5%，稳定性优于0.05%。
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