专利名称：补偿型中子剂量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是核工程及辐射防护领域中的中子注量率测量装置。
背景技术：
中子注量率测量在核技术应用的诸多领域中具有重要地位；例如:核反应堆堆芯功率监测与堆芯设计参数验证，核素中子核反应截面的测量，及标准中子辐射场参数的测量等。现行的中子注量率仪(测量装置)包括:长中子计数器，裂变电离室，多球谱仪及塑料闪烁体探测器等。上述的中子注量率仪大多数采用热中子灵敏的计数器，如BF3正比计数器、3He正比计数器和6Li玻璃探测器等，该类型计数器与中子反应截面满足Ι/v规律，当该计数器直接用于中子注量率测量时，因为计数器的注量能量响应很差，无法满足在较宽的能量范围内的中子探测效率基本恒定的假设。为此，人们设计了慢化型的中子注量测量方法，如长中子计数器采用石蜡或聚乙烯做慢化体，虽然其中子注量响应较为理想，但其体积大，质量重，不便携带；为屏蔽辐射场所散射中子对测量的影响，在慢化体中加入圆柱状含B塑料吸收层，则被测中子只能从探测器端面进入探测器灵敏体积；因而，该探测器指向性很强。裂变电离室主要应用于反应堆功率量程中子注量率测量，是一种高中子注量率测量仪器；它时间响应快，可连续测量，但其灵敏度随中子积分通量的增加而降低，长时间使用需要校准。多球谱仪是由多个直径不同的聚乙烯慢化球组成，它能够很好地测量辐射场所的中子能谱；但其测量结果依赖于多球响应函数的确定，后续的数据处理也十分复杂；同时该仪器相对笨重，不便携带。6Li玻璃闪烁体探测器主要利用核反应6Li (η，α)Τ探测中子，由于6Li中子核反应截面的限制，6Li玻璃闪烁体探测器探测中子的能量范围< 5MeV。此外，也有用塑料闪烁体晶体测量中子注量率的，一方面，该类型只能用于快中子的注量测量，另一方面，受到辐射场中的Y射线干扰，进行中子注量率测量时存在η-Y甄别问题。
发明内容本实用新型的目的在于提供使用方便、重量轻、角响应好、抗Y、X射线能力强的补偿型中子剂量仪。本实用新型的目的是这样实现的:本实用新型补偿型中子剂量仪，其特征是:包括包装层、慢化球体、重金属层，慢化球体设置在包装层里，慢化球体与包装层之间设置中子裂变增殖层，重金属层设置在慢化球体里，重金属层里安装计数器，慢化球体沿径向设置空气棒。本实用新型还可以包括:1、所述的中子裂变增殖层的材料包括铀、钍或钚其中之一或其组合，其中铀优选富度为0.72%-10.0%的铀-235，中子裂变增殖层的形状为球壳型，厚度在0.05-0.5cm之间。2、重金属层的材料包括铅、铜、钨、钽、金或钼其中之一或其组合，重金属层的形状为球壳型，厚度在0.2-1.5cm之间。[0010]3、所述的计数器为3He正比计数器或BF3正比计数器、热释光对计数器、“夹层”式半导体计数器、锂玻璃计数器，优选为3He正比计数器。4、所述的慢化球体的材料为富含氢材料，优选聚乙烯材料。5、所述的空气棒位于中子裂变增殖层和重金属层之间且立体均匀分布，空气棒的形状为圆柱体，直径在0.2-1.5cm之间。6、包装层为球形，其外径范围为12-32cm之间。本实用新型的优势在于:本实用新型既能使热能区中子注量响应得到提高，又能使中能区中子注量响应得到减少，还能对中子辐射场中的伴随Y射线进行屏蔽。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的A-A示意图。
具体实施方式
以下结合附图举例对本实用新型做更详细地描述:结合图1 2，本实用新型包括包装层I和计数器5之间有中子裂变性增值层2、重金属层4和慢化球体6，慢化球体6沿径向有一定数量的空气棒3。其特征是:探头的外径变化范围是在12-32cm之间。计数器5外层有重金属层4，是指对高能中子具有较高的(n，xn)核反应截面的金属，是铅、铜、钨、钽、金或钼中的一种。重金属层4的厚度在0.2-1.5cm之间，优先考虑形状是球壳状。重金属层4优先考虑铅材料，它具有较好的屏蔽X、Y射线能力。计数器5外层有裂变中子增殖层2，是由对热能区和高能区的中子具有较大裂变核反应截面的材料组成，是铀、钍或钚中的一种。所述的增殖层的厚度在0.05-0.5cm之间，优先考虑形状是球壳状。增殖层2优先考虑天然铀或具有一定富集度的铀材料。慢化球体6是由含丰富的氢材料加工而成，对中子有较好的慢化效果，所述的含丰富的氢材料是聚乙烯材料。慢化球体6沿径向分布有一定数量的空气棒3，是指以计数器为几何中心等立体角均匀分布在慢化球体中，空气棒3位于包装层I和计数器5之间。空气棒3优先考虑形状是圆柱体，圆柱体的直径在0.2-1.5cm之间，空气棒3的数量为20-50个。计数器5是采用热中子灵敏的BF3正比计数器、或3He正比计数器、或热释光对探测器器、或“夹层”式半导体计数器或锂玻璃计数器等，优先考虑球形3He正比计数器。包装层I具有保护功能，具有较好的机械性能、不易破损、耐磨的材料，优先考虑不锈钢。本实用新型包装体外径在12-32cm之间均可。这种慢化型中子注量仪在热能区和高能区的中子注量响应偏低，添加裂变中子增殖层的目是通过热能区中子的235U(n，f)核裂变反应和高能区快中子的238U (n，f)核裂变反应产生更多的中子，分别补偿热中子在慢化过程的消耗和快中子的逃逸，使这两个能区的中子注量响应得到提高。另一方面，考虑到中能区中子经过慢化体时得到较好的慢化，有较多的热化中子到达探测器灵敏区域，呈现出中能中子注量响应过高。因此，为了削弱慢化体对中能中子的慢化能力，并提高热中子在慢化体中的穿透能力，采用沿慢化体径向分布空气棒的措施；这样既能使热能区中子注量响应得到提高，又能使中能区中子注量响应得到减少。但这一措施也有不利因素，即高能区中子注量响应也得到减弱，为此，利用重金属在高能区具有较高的(n，xn)核反应截面的特性，在慢化体中添加重金属层，使高能区中子注量响应得到一定的补偿。同时，这种设计还能对中子辐射场中的伴随Y射线进行屏蔽。
权利要求1.补偿型中子剂量仪，其特征是:包括包装层、慢化球体、重金属层，慢化球体设置在包装层里，慢化球体与包装层之间设置中子裂变增殖层，重金属层设置在慢化球体里，重金属层里安装计数器，慢化球体沿径向设置空气棒。
2.根据权利要求1所述的补偿型中子剂量仪，其特征是:所述的计数器为3He正比计数器或BF3正比计数器、热释光对计数器、“夹层”式半导体计数器、锂玻璃计数器。
3.根据权利要求2所述的补偿型中子剂量仪，其特征是:所述的慢化球体的材料为富含氢材料。
4.根据权利要求3所述的补偿型中子剂量仪，其特征是:所述的空气棒位于中子裂变增殖层和重金属层之间且立体均匀分布，空气棒的形状为圆柱体，直径在0.2-1.5cm之间。
5.根据权利要求4所述的补偿型中子剂量仪，其特征是:包装层为球形，其外径范围为12-32cm 之间。
专利摘要本实用新型的目的在于提供补偿型中子剂量仪，包括包装层、慢化球体、重金属层，慢化球体设置在包装层里，慢化球体与包装层之间设置中子裂变增殖层，重金属层设置在慢化球体里，重金属层里安装计数器，慢化球体沿径向设置空气棒。本实用新型既能使热能区中子注量响应得到提高，又能使中能区中子注量响应得到减少，还能对中子辐射场中的伴随γ射线进行屏蔽。
文档编号G01T3/00GK203037861SQ201220542049
公开日2013年7月3日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者李桃生, 杨国召, 颜强, 宫存溃, 刘琼瑶, 王庆宇, 彭帮保 申请人:哈尔滨工程大学