中子源的注量率测量

中子源的注量率测量

作者：谢菊英程品晶赵越

来源：《科技资讯》2011年第33期

摘要:通过进行中子源注量率测量后,为保证进入中子源库的实验人员的安全范围提供第一手参考资料。进行中子研究具有巨大的科学价值和社会影响力。本文阐述了对238Pu-Be 20ci 中子源的注量率测量方法,测得离中子源距离约半径R＝60cm辐射场的中子的注量率为

0.0682cm-2.s-1,并对实验测得的结果进行了分析。

关键词:中子源注量率安全范围

中图分类号:O571.54 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)11(c)-0167-01

中子源的辐射危害早就已经被人们所认识,随着中子源在工业生产中的广泛应用,必须做好中子的监测和评价工作。粒子剂量学是辐射防护监测的基础,在辐射防护中占有特殊重要的地位[1～4]。而中子注量率是描述中子场或中子束的基本量,因此,中子注量率的测量始终是中子实验方法的基本内容之一,中子注量率的准确程度,直接影响各种参数诸如反应截面、角分布等测量的准确度。

因此,关于中子以及与中子有关问题的研究,已经发展成为一门专门的学科—中子物理学。而中子的探测也成为一个专门的应用和研究课题。

1 测量原理与装置

238Pu-Be中子源是利用放射性核素衰变时,放出的一定能量的射线,去轰击某些靶物质,产生核反应而放出中子。

测量中子注量率的方法是多种多样的。但是依靠基本原理归类可概括成:标准截面发,包括n-p散射截面,及其他中子俘获的截面;伴随粒子法;次级标准法,包括标准中子源与标准探测器等[5]。

工作原理中子的探测方法基于核反应法。中子入射到仪器的探头内,被探测器中的10B或6Li核俘获,导致闪烁体发光。该闪烁光被光电倍增管放大并转换成电信号。该信号由后续电子学线路进一步处理后送单片机处理系统,由单片机处理系统完成数据采集的处理,并实现显示(见图1)。仪器连接使用时首先把探头和主机连接好,注意电缆插头缺口的方向。

2 测量实验数据处理与分析

2.1 238Pu－Be中子源中子注量率实验数据

采用BH3213中子注量率仪对离238Pu-Be中子源距离约半径R=60cm输出口,进行注量率测量。并记录相关数据。测的结果见表1。

2.2 数据处理

测量结果根据辐射场的中子注量率辐射场的中子的注量率和当量剂量率分别为:

(1)

(2)

(3)

又源强度

(4)

由于探头面积与所测活度成正比,得:

(5)

根据以上计算公式和表1的平均值数据计算60cm(r为注量率仪探头半径,r=5.5cm)处的注量率和当量剂量率:可求得

中子的注量率:=8.84×102cm-2s-1

当量剂量率:=1256.4uSv／h

2.3 综合分析

在测量大中子源活度的同时,不能忽视中子的注量率(也叫中子通量密度),它是衡量中子源辐射剂量的一个重要指标。对中子源的剂量监测既要监测其所产生的r射线的强度,又要监测其所产生的中子的强度,只有把两者结合起来才能对中子源的辐射危害做出合理的评价。中子产生的辐射危害比较小,而伴随中子产生的γ射线产生的辐射危害更大,故我们在做中子源屏蔽的时候不仅要能屏蔽中子辐射,还要对γ射线进行屏蔽,以确保工作人员的身体安全。

参考文献

[1] 凌球,郭兰英．核辐射探测[Ｍ]．北京:原子能出版社,2002.

[2] 复旦大学,等．原子核物理实验方法(第3版修订)[Ｍ]．北京:原子能出版社,1997.

[3] 汲长松.中子探测实验方法[M].北京,原子能出版社,1997.

[4] 胡华四.辐射防护基础[J].交大影印版,2009.

[5] 陈件坚,钱景华,等．核物理实验[Ｍ]．北京:原子能出版社,1983.

①作者简介:谢菊英,江西吉安,湖南衡阳南华大学核科技学院,高级实验师,2010年核类专业3+1培养模式及基地建设创新研究;2010年托克马克装置中无线系统的优化设;湖南省高校放射性测量与防护创新团队”。