種用于裂變物理測量的雙屏柵氣體探測器

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于原子核物理探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對中子誘發(fā)重核裂變的裂變碎片動(dòng)能測量、質(zhì)量測量的雙屏柵氣體探測器。

背景技術(shù)

近年來(lái)提出的新型核能利用系統，利用可裂變核232Th、238U產(chǎn)生能量，具有安全性好、經(jīng)濟性高、核廢料產(chǎn)量小、嬗變核乏料、防核擴散的優(yōu)點(diǎn)，已成為世界核電發(fā)展的最新方向。新型核能利用系統的研發(fā)對中子誘發(fā)232Th、233，235，238U、237Np、239Pu、241Am等錒系重核裂變的評價(jià)數據提出了更高的精度要求，其中，裂變碎片產(chǎn)額分布數據、裂變碎片動(dòng)能分布數據亟待細致研究。

目前，常見(jiàn)的測量裂變產(chǎn)物信息的實(shí)驗方法有，放化法(Radiochemistry，RC)、質(zhì)譜法(Mass Spectrometry，MS)、直接γ能譜法、雙動(dòng)能法和雙速度法。

放化法(RC)即放射化學(xué)方法，是將化學(xué)分離和放射性測量相結合的方法。裂變產(chǎn)物核多數將通過(guò)發(fā)射β-及γ射線(xiàn)進(jìn)行衰變，針對不同的衰變鏈，設計不同的放化流程，將待測裂變產(chǎn)物分離、提純、制樣，再用合適的探測手段測量樣品中的特定放射性。此種方法的缺點(diǎn)是分離流程相當繁瑣，對于半衰期很短的裂變碎片核素的測量很困難。此測量方法的測量精度約為5％～10％。

質(zhì)譜法(MS)是將輻照后的靶材料溶解成溶液，并向其中加入一定量的待測核素的穩定同位素，再制作成樣品，然后將樣品置于離子源或焙燒爐中加溫電離，將離子加速并通過(guò)分析磁鐵將質(zhì)量不同的核素分離，可以在焦面上測量得到待測產(chǎn)物核與加入的穩定同位素之間的相對比例。由于加入的穩定同位素的量是已知的，近而可以推算裂變產(chǎn)物的量，得到產(chǎn)物產(chǎn)額。此種方法測量得到的產(chǎn)額精度可達2％。

直接γ能譜法又叫活化法，即通過(guò)測量裂變產(chǎn)物核素的特征γ射線(xiàn)能譜，同時(shí)根據探測器的探測效率、產(chǎn)物核衰變半衰期、γ射線(xiàn)衰變分支比等數據推算得到照射結束零時(shí)刻產(chǎn)物核的數量，再根據監測得到的裂變事件數，進(jìn)而算出裂變產(chǎn)額。此方法由于中子誘發(fā)裂變后樣品發(fā)出的γ射線(xiàn)能譜的復雜性，此方法所能測到的裂變產(chǎn)物數量十分有限。

雙動(dòng)能法是將少量樣品均勻地鍍在薄膜上，然后在樣品膜兩側各放置一個(gè)半導體探測器用于測量裂變碎片動(dòng)能。裂變反應生成的一對碎片會(huì )相向飛離，然后被置于膜兩邊的探測器測量并記錄碎片動(dòng)能。此種方法的主要缺點(diǎn)在于由于發(fā)射中子會(huì )引起初級碎片一定的能量和質(zhì)量展寬。

雙速度法是用飛行時(shí)間法做符合測量可同時(shí)測得來(lái)自同一裂變核的兩個(gè)初級碎片的速度(發(fā)射中子前后裂變碎片速度變化不大)，運用動(dòng)量守恒進(jìn)而可算得裂變碎片的質(zhì)量，此種方法的缺點(diǎn)是對探測器、電子學(xué)系統的要求較高，數據修正困難。

綜上所述，現有技術(shù)存在的問(wèn)題是：裂變產(chǎn)物需重新化學(xué)處理，再通過(guò)單獨的探測器系統測量裂變信息，測量精度強烈地依賴(lài)于化學(xué)處理過(guò)程和探測器精度。

實(shí)用新型內容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種對中子誘發(fā)重核裂變的裂變碎片動(dòng)能測量、質(zhì)量測量的雙屏柵氣體探測器，該探測器具體為耐輻射、4π方向立體角測量、裂變樣品無(wú)需化學(xué)處理的中子誘發(fā)裂變在線(xiàn)測量裝置，旨在解決現在探測方法和探測裝置中所存在測量精度強烈地依賴(lài)于化學(xué)處理過(guò)程和探測器精度，進(jìn)而導致探測結果較大的誤差等問(wèn)題。

技術(shù)負責人: 韋崢  核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院