用热分析法测量高中子通量密度的方法研究

At present, how to measure the neutron flux density in high neutron flux reactor is still a hot topic in the world. It is common to measure the neutron flux density at low level, and then to infer the neutron flux density at high level by tuning factors, such as power. In this case, there will be many influencing factors and great measurement error. The accurate measurement of high neutron flux density is a big problem for domestic and overseas researchers. This work is based on the former project (11175267), a new method of detection of neutron flux in reactors. We will extend the measurement scope to high level and improve the method itself. We try to measure the neutron flux at CARR(China Advanced Research Reactor). We try to improve the method with new specific heat capacity method as well as old annealing heat method. The new detectors is to irradiate the samples which contains neutron absorber in CARR with different time, and then measure the changes of the heat capacity and annealing heat respectively. As the changes of the heat capacity and annealing heat is related to the neutron fluence, the neutron flux will be obtained by both methods. The detectors used by both methods will be measured in other reactors or other position where the neutron flux density is unknown, to verify both method. We try to solve the problem by these two method.

目前，如何测量高通量核反应堆的中子通量密度仍是国内外研究的热点问题。通常的做法是采用在低通量下测量核反应堆中子通量密度，再通过功率等校核因子反推至高通量时的通量密度，这样形成误差因素多，测量误差大。如何精确测量高通量核反应堆内中子通量密度，是各国研究机构面临的难题。本项目拟在上一个项目（11175267）热分析法测量核反应堆中子通量密度研究基础上扩大研究范围,改进研究方法。即在先进研究堆CARR 堆上进行测量、刻度;并在原有的释热法外增加比热容法。将含有中子吸收剂硼10样品在核反应堆中子场内按照不同时间段进行辐照，由热分析仪器测量各时间段辐照后样品的比热容和释放的热量。利用辐照积分通量和比热容改变量以及释放热量的依赖关系，由热量和比热容改变量测量中子通量密度。把比热容法和释热法制作的探测器在未知通量的反应堆或位置上测量结果并比较，得出可靠的测量结果,从而解决高通量中子通量密度测量的难题。

对高通量反应堆的中子通量密度的测量一直是国内外中子探测领域研究的热点问题。对于高中子通量密度的测量，现在常用的做法是现在较低通量下测量中子通量密度，然后通过拟合外推的方法得到高通量时的中子通量密度。但是，此种方法存在误差因素多、测量误差大等问题。为了解决以上问题，本项目引入热分析方法。.根据测量的受照物质热性质的不同，热分析方法分为释热法和比热容法。其中，释热法已在国家自然科学基金项目《一种核反应堆中子通量密度测量的新方法》中进行过相关研究并研制成功了释热法中子探测器，项目在更高中子通量条件下继续研究。比热容法是在释热法基础上提出的新的中子探测方法。将含有中子吸收剂硼-10的样品放置在微型中子源反应堆内辐照孔道的标准中子场中按照不同时间段进行辐照，由热分析仪器测量各时间段辐照后样品的比热容变化，建立辐照积分通量和比热容改变量的关系。释热法和比热容法所使用的探测器材料，刻度方法等均相同，只是使用热分析仪器测量的辐照物质的热性质不同。.将制作好的热分析探测器放置在中国先进研究堆垂直孔道不同位置的中子场中辐照一段时间，使用热分析仪器测量出辐照后样品的释热或比热容的改变即可测量出垂直孔道中的中子通量密度分布。.本项目即是对热分析法探测器的制作、刻度、测量等工作的讨论。主要包括：中子探测技术和热分析技术的研究现状调研，热分析法探测器的工作原理，释热和比热容的测量方法，微型中子源反应堆刻度探测器的过程，中国先进研究堆实验孔道测量实验方案、活化箔法测量中子通量密度、实验结果分析等内容。.对比热分析法测量结果、活化箔法测量结果以及MCNP理论模拟计算结果，三者偏差在可接受范围以内，证明热分析法测量结果准确可靠。且热分析法相对于活化箔法等传统测量方法具有测量范围广、不受探测器衰变的限制、可反复多次测量等优点，可以很好地解决高中子通量密度难以测量地问题。