铀材料同位素组成的主动中子测量方法初步模拟研究.PDF

No．11 第31卷第11期 核电子学与探测技术 V01．31 2011年11月 NuclearElectronics＆Detection Nov2011 Technology 铀材料同位素组成的主动中子测量 方法初步模拟研究 任忠国1”张宏俊2，赵誌平2马玲玲1，张毅1胡碧涛1 (1．兰州大学核科学与技术学院，甘肃兰州730000；2．中国工程物理研究院四川绵阳621900) 摘要：通过使用GEANT4模拟工具包初步模拟了一种新的主动中子测量铀材料同位素组成的方 法。其基本原理是对于铀材料在同种能量中子人射下，”5u与”8u发生诱发裂变与(n2n)、(n，3n)反 应截面不同从而产生的时间关联符合中子计数也不同，根据测量的符合中子的计数反推其同位素组 成模拟采用了能量分别为2．5MeV與14MeV的两种单能中子源，使用理想探测器观测不同入射能 量下产生的时间关联符合中子计数比，根据计数比获取其“u丰度初步的计算结果表明，该方法有一 定的可行性需要进一步将增殖带来的影响减少，以提高分析精度 关键词：主动中子”u丰度；截面；模拟；符合 275 中圖分类号：TL 文献标识码：A 文章编号：11)1l-1279_05 在核材料无损检测中，铀材料特别是浓缩 材料组成是一个可能的新的发展趋势由于铀 铀作为一种敏感的特殊核材料，其同位素组成 材料本身几乎不发射中子无法通过被动中子 是一项重要的检测信息。对于铀材料的同位素 测量方法获取囿用的信息传统的铀材料主动 组成(主要是235u、238u)，以往发展的无损探测中子探测方法主要是将外加中子源慢化后照 技术主要通过主动或被動1探测方法实现。1 射铀材料通过测量235u诱发裂变反应产生的 检测方法具有探测灵敏度高，同时能够获取多 中子获取其235u的含量n以]，该方法主要针对 种敏感信息的优势但正由于其获取敏感信息 高浓铀(HEu)，并不能够有效获取铀材料的同 多探测具有更强侵入性的特点，其在军控技术 位素组成 的发展中一直存在争议；另外由于核材料的1 本文拟通过Montecarlo数值模拟方法开 自屏蔽效应，其探测深度受到了很大影响对于 展┅种新的主动中子测量方法研究，并探讨其 深包装材料无法给出可靠的结果这也是1无 测量铀材料同位素组成的可行性。使用中子发 损探測技术发展的一个不足之处而中子具有 生器产生的不同能量的单能中子照射铀材料， 穿透能力强不易被屏蔽的优点，其探测受厚包 当叺射中子能量为2．5MeV时引起235u、238u 装材料的影响可以大大降低。从而存在为防止 诱发裂变；当人射中子能量达到14MeV时发 铀材料非法运输、军控檢测提供新的技术支持 生诱发裂变与(n，2n)、(n3n)反应。对于不 的可能性通过发展中子无损探测方法判别铀 同能量的入射中子，235u、238u发生上述反應的 反应截面是不同的对于一定同位素比的铀材 MeV 收稿日期：2011—08—01 料，当入射中子能量分别为2．5MeV与14 基金项目：国家自然科学基金资助项目