一种被动式单球中子能谱仪的制作方法

1.本发明涉及中子能谱测量技术领域，具体涉及一种被动式单球中子能谱仪。


背景技术：

2.在核领域内，中子能谱测量的运用相当广泛：在设计和实验核反应堆和核武器时，需要知道裂变元素的裂变中子能谱，并测量动力装置内的中子谱；在使用中子源开展实验时，也需要对中子源的中子能谱和实验装置内的中子能谱进行测量；在监测反应堆、燃料组件厂等工作场所的剂量当量时，需要测量中子场的中子能谱，再结合转换因子才能得出较为准确的剂量当量；因此，准确高效的测量中子能谱对于核科学领域具有重大意义。
3.对于热能至20mev能区的中子能谱测量，利用多球中子能谱仪测量中子能谱的方法在国际上已经得到了广泛的认可。但多球中子能谱仪体积大且质量重，在获取能谱时需要进行多次测量，不仅耗时高且操作繁琐，在空间狭小的场所如核动力堆、核潜艇舱中难以操作。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种一次测量效果等同多次替换聚乙烯球的测量效果、在空间狭小的场所容易操作的被动式单球中子能谱仪。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.为解决上述技术问题，本发明的一种被动式单球中子能谱仪，包括：
7.慢化球体，慢化球体上形成有孔道；
8.晶片筒，晶片筒安装于孔道内；
9.多个金活化片，多个金活化片沿晶片筒的轴向方向依次相间隔布置。
10.可选的，慢化球体为多壳层结构，慢化球体由多个彼此嵌套的不同厚度与直径的球形慢化层组合叠加在一起形成，球形慢化层可自外向内逐层剥离。
11.可选的，慢化球体的材质为聚乙烯。
12.可选的，慢化球体的密度为0.96g/cm3。
13.可选的，晶片筒的材质与慢化球体的材质相同，晶片筒的密度与慢化球体的密度相同。
14.可选的，慢化球的直径为20.32cm。
15.可选的，金活化片的直径为10mm，厚度为0.05mm。
16.可选的，金活化片有十三个，其中，第一个金活化片距离慢化球的表面0mm，第二个金活化片距离第一个金活化片20mm，第三个金活化片距离第二个金活化片10mm，第四个金活化片距离第三个金活化片5mm，第五个金活化片距离第四个金活化片10mm，第六个金活化片距离第五个金活化片5mm，第七个金活化片距离第六个金活化片10mm，第八个金活化片距离第七个金活化片15mm，第九个金活化片距离第八个金活化片15mm，第十个金活化片距离第九个金活化片10mm，第十一个金活化片距离第十个金活化片20mm，第十二个金活化片距
离第十一个金活化片30mm，第十三个金活化片距离第十二个金活化片30mm。
17.可选的，每两个金活化片之间填充有聚乙烯。
18.本发明的有益效果在于：本发明所提供的一种被动式单球中子能谱仪，在使用时，在单个聚乙烯球的不同位置处放置金活化片，模仿多个不同直径的聚乙烯球，以达到一次测量替代多次替换聚乙烯球的测量效果，能够大大缩短测量时间，简化操作，且被动式单球中子能谱仪不需要电子学，无需反复进入辐射场，可确保人员安全。
附图说明
19.图1为本发明实施例中提供的被动式单球中子能谱仪的立体图；
20.图2为本发明实施例中提供的多个金活化片的位置关系图。
具体实施方式
21.下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
22.实施例一
23.结合图1和图2所示，本实施例的一种被动式单球中子能谱仪包括慢化球体1、晶片筒2和多个金活化片3。具体来说，慢化球体1为多壳层结构，慢化球体1由多个彼此嵌套的不同厚度与直径的球形慢化层组合叠加在一起形成，球形慢化层可自外向内逐层剥离。并且，慢化球体1的材质为聚乙烯，慢化球体1的密度为0.96g/cm3。容易理解的是，聚乙烯的密度和慢化球体1的材质是可以根据实际需要进行选择的，例如材质还可以是石蜡或者富含氢的材料。并且，相邻的两个球形慢化层之间预留微小间隙，方便各个球形慢化层的拆装。值得注意的是，在慢化球体1上形成有孔道，方便安装晶片筒2和多个金活化片3。
24.进一步地，本实施例的晶片筒2安装于孔道内，晶片筒2的开口与孔道的开口朝向一致。且晶片筒2的材质与慢化球体1的材质相同，晶片筒2的密度与慢化球体1的密度相同。均为0.96g/cm3。
25.进一步地，本实施例的金活化片的材质为
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au，
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au的原子核数目可以通过称重法准确获得，不确定度较小；且
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au(n,γ)截面不确定度较小。多个金活化片3沿晶片筒2的轴向方向依次相间隔布置。具体来说，本实施例的慢化球的直径为20.32cm，金活化片3的直径为10mm，厚度为0.05mm。金活化片3有十三个，第一个金活化片3距离慢化球的表面0mm，第二个金活化片3距离第一个金活化片320mm，第三个金活化片3距离第二个金活化片310mm，第四个金活化片3距离第三个金活化片35mm，第五个金活化片3距离第四个金活化片310mm，第六个金活化片3距离第五个金活化片35mm，第七个金活化片3距离第六个金活化片310mm，第八个金活化片3距离第七个金活化片315mm，第九个金活化片3距离第八个金活化片315mm，第十个金活化片3距离第九个金活化片310mm，第十一个金活化片3距离第十个金活化片320mm，第十二个金活化片3距离第十一个金活化片330mm，第十三个金活化片3距离第十二个金活化片330mm。本实施例的每片金活化片3的质量、直径及厚度都经过严格计算考量，且金活化片3注量响应较低，适合于测量高γ本底反应堆的中子能谱，金活化片3对光子不敏感，适合于具有强γ本底的n-γ混合辐射场所的中子能谱测量。值得注意的是，根据实际需要，金属活化片的数量、质量、直径、厚度和间隔是可以根据实际需要进行调整的。
26.进一步地，每两个金活化片3之间填充有聚乙烯，聚乙烯的密度为0.96g/cm3。、
27.本被动式单球中子能谱仪的使用方法为，单球中子谱仪的能量响应矩阵模拟计算及其设计加工完成后，对金活化片3进行称重编号并安装在晶片筒2内，将单球谱仪放置于反应堆水平孔道处照射一段时间，在反应堆停堆后将单球谱仪取出，利用4πβ-γ装置或者高纯锗探测器测量金活化片3的活度，结合模拟计算得到的能量响应矩阵进行解谱计算，得到中子能谱。
28.本发明的一种被动式单球中子能谱仪，在使用时，在单个聚乙烯球的不同位置处放置金活化片3，模仿多个不同直径的聚乙烯球，以达到一次测量替代多次替换聚乙烯球的测量效果，能够大大缩短测量时间，简化操作，且被动式单球中子能谱仪不需要电子学，无需反复进入辐射场，可确保人员安全。
29.本发明的装置并不限于具体实施方式中的实施例，只要是本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新及保护的范围。


技术特征：
1.一种被动式单球中子能谱仪，其特征在于，包括：慢化球体，所述慢化球体上形成有孔道；晶片筒，所述晶片筒安装于所述孔道内；多个金活化片，多个所述金活化片沿所述晶片筒的轴向方向依次相间隔布置。2.根据权利要求1所述的被动式单球中子能谱仪，其特征在于，所述慢化球体为多壳层结构，所述慢化球体由多个彼此嵌套的不同厚度与直径的球形慢化层组合叠加在一起形成，所述球形慢化层可自外向内逐层剥离。3.根据权利要求2所述的被动式单球中子能谱仪，其特征在于，所述慢化球体的材质为聚乙烯。4.根据权利要求3所述的被动式单球中子能谱仪，其特征在于，所述慢化球体的密度为0.96g/cm3。5.根据权利要求4所述的被动式单球中子能谱仪，其特征在于，所述晶片筒的材质与所述慢化球体的材质相同，所述晶片筒的密度与所述慢化球体的密度相同。6.根据权利要求1～5任一项所述的被动式单球中子能谱仪，其特征在于，所述慢化球的直径为20.32cm。7.根据权利要求6所述的被动式单球中子能谱仪，其特征在于，所述金活化片的直径为10mm，厚度为0.05mm。8.根据权利要求7所述的被动式单球中子能谱仪，其特征在于，所述金活化片有十三个，其中，第一个所述金活化片距离所述慢化球的表面0mm，第二个所述金活化片距离第一个所述金活化片20mm，第三个所述金活化片距离第二个所述金活化片10mm，第四个所述金活化片距离第三个所述金活化片5mm，第五个所述金活化片距离第四个所述金活化片10mm，第六个所述金活化片距离第五个所述金活化片5mm，第七个所述金活化片距离第六个所述金活化片10mm，第八个所述金活化片距离第七个所述金活化片15mm，第九个所述金活化片距离第八个所述金活化片15mm，第十个所述金活化片距离第九个所述金活化片10mm，第十一个所述金活化片距离第十个所述金活化片20mm，第十二个所述金活化片距离第十一个所述金活化片30mm，第十三个所述金活化片距离第十二个所述金活化片30mm。9.根据权利要求8所述的被动式单球中子能谱仪，其特征在于，每两个所述金活化片之间填充有聚乙烯。

技术总结
本发明公开了一种被动式单球中子能谱仪，包括慢化球体、晶片筒和多个金活化片，慢化球体上形成有孔道，晶片筒安装于孔道内，多个金活化片沿晶片筒的轴向方向依次相间隔布置，在使用时，在单个聚乙烯球的不同位置处放置金活化片，模仿多个不同直径的聚乙烯球，以达到一次测量替代多次替换聚乙烯球的测量效果，能够大大缩短测量时间，简化操作，且被动式单球中子能谱仪不需要电子学，无需反复进入辐射场，可确保人员安全。可确保人员安全。可确保人员安全。


技术研发人员：肖凯歌 李玮 焦听雨 李晓博 秦茜 李世垚 刘蕴韬 贺林峰
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：2021.10.27
技术公布日：2022/3/25