用金活化法测量热中子注量率

2016-11-03钟军任敏杨毓枢郭翔博

科技视界 2016年18期

钟军　任敏　杨毓枢　郭翔博

【摘要】金箔在中子场中活化后，采用4πβ-γ符合测量装置测量活化片活度，由此得到了孔道中热中子注量率，将该测量结果与MCNP软件计算结果进行了比较，两者在6%偏差范围内保持一致。

【关键词】金活化法；中子注量率；绝对测量

Thermal Energy Neutron Flux Measurement with Au Foil Activation Method

ZHONG Jun REN Min YANG Yu-shu GUO Xiang-bo

（Nuclear Power Institute of China， Chengdu Sichuan 610005， China）

【Abstract】The activity of Au foil was measured by 4πβ-γ coincident device when the foil was activated in neutron field.The neutron flux could calculated by the activity.The flux was calculated by MCNP software also and the deviation was less than 6%.

【Key words】Au foil activation method； Neutron flux； Absolute measurement

0 概述

反应堆中孔道热中子注量率对于反应堆安全、材料辐照等具有极其重要的意义，而长计数管或普通电离室只能对孔道内平均热中子注量率进行测量。活化法的优点是测量精度高，尺寸小，受空间的限制很少，可得到孔道内任意点热中子注量率。通常用于热中子的注量率测量的活化片有金、锰、铟和镝等。由于金片易获取、纯度高，易加工，因此金活化法是目前最常用的一种中子注量率绝对测量方法。将纯金活化片（197Au）在热中子场中进行辐照，生成有198Au，198Au为简单的β-γ衰变核素，可以采用4πβ-γ符合测量装置测得生成的198Au的活度，根据感生放射性物质生成规律即可推算出孔道中热中子注量率。

1 实验原理

金活化片（197Au）在中子场中进行辐照，通过197Au（n，γ）198Au反应生成放射性核素。在纯热中子场中，单个原子的反应率为：

2 试验方法

2.1 测量设备

本次试验采用的为核工业西南放射性计量站的4πβ（PC）-γ符合测量装置进行测量。本装置由一个流气式4π正比计数器和二个ф75×75mm的NaI（TI）闪烁计数器及相应电子学设备构成。测量范围：（102-104）s-1；对于薄膜源，β道探测效率>95%；γ道测效率>9%（对于60Co光电峰）；γ道能量分辨率≤11%（137Cs661keV光电峰）；死时间<20μs；符合分辨时间<4μs。

2.2 试验方案

首先不包镉片，将活化片放置于孔道内固定，结束活化后冷却2小时，测量活化后金活化片的活度。待放射性物质衰变完全后（约经10倍半衰期），将活化片包镉，保证活化、测量条件与末包镉时一致，得到包镉后活化片的活度。通过公式（4），就可以计算得到该点的中子注量率。

采用MCNP4c程序对孔道中的中子注量率进行模拟计算，得到孔道中子注量率分布，并与测量结果进行比较。

3 结果与分析

通过式（4）计算的结果及模拟计算结果见表1，试验测量结果的不确定度为8.2%（k=2）。

4 结论

本文采用4πβ（PC）-γ符合测量装置对在孔道中子辐射场中活化后的金活化片进行测量，从而推算出孔道中子辐射场的热中子注量率。试验结果的不确定度为8.2%（k=2）。试验表明，采用活化法对孔道中子场中热中子注量率进行定值是可行的。

【参考文献】

[1]谷振军，等.中子活化片活度测量方法研究[J].核动力工程，2007，8Vol.28 No.4.

[2]国防科工委科技与质量司.电离辐射计量[M].北京：原子能出版社，2002，9：69-72.

[3]J.霍斯特.中子活化分析[M].伍任，译.北京：原子能出版社，1987，9.

[4]ASTM. E262-03. Standard Test Method for Determining Thermal Neutron Reaction and Fluence Rates by Radioactivation Techniques[Z].