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堆外核探测器中子灵敏度计算模型研究

刘耀隆 陈智 黄有骏 林超 高志宇 罗庭芳

刘耀隆, 陈智, 黄有骏, 林超, 高志宇, 罗庭芳. 堆外核探测器中子灵敏度计算模型研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 272-278. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0272
引用本文: 刘耀隆, 陈智, 黄有骏, 林超, 高志宇, 罗庭芳. 堆外核探测器中子灵敏度计算模型研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 272-278. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0272
Liu Yaolong, Chen Zhi, Huang Youjun, Lin Chao, Gao Zhiyu, Luo Tingfang. Study on Neutron Sensitivity Calculation Model of Ex-core Neutron Detector[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 272-278. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0272
Citation: Liu Yaolong, Chen Zhi, Huang Youjun, Lin Chao, Gao Zhiyu, Luo Tingfang. Study on Neutron Sensitivity Calculation Model of Ex-core Neutron Detector[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 272-278. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0272

堆外核探测器中子灵敏度计算模型研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0272
详细信息
    作者简介:

    刘耀隆(1999—),男,硕士研究生,现主要从事反应堆仪表与控制系统核测量方向的研究,E-mail: 2579223621@qq.com

    通讯作者:

    陈 智,E-mail: chenzhinpic@126.com

  • 中图分类号: TL816.3

Study on Neutron Sensitivity Calculation Model of Ex-core Neutron Detector

  • 摘要: 本研究以蒙特卡罗方法为基础,提出了一种中子灵敏度计算模型,用于堆外核探测器核性能设计研究。首先,基于探测器物理原理,得到中子灵敏度的影响因素;在此基础上,分析探测器孔道处中子场特性,提出中子灵敏度计算模型;对计算模型进行讨论得到其不确定度分析。最后对模型展开验证,结果表明计算得到的中子灵敏度与实测数据的误差在可接受范围内,验证了模型的可行性。

     

  • 图  1  涂硼正比计数管工作原理示意图

    n—中子;−HV—负高压;RL—负载电阻;V(t)—阳极丝引出的电压信号  

    Figure  1.  Schematic Diagram of the Principle of Boron-coated Proportional Detector

    图  2  涂硼正比计数管位于单向中子场示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Boron Coated Proportional Counter in One-way Neutron Field

    图  3  探测器所处中子场示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of the Neutron Field in which the Detector is Located

    图  4  有效面积示意图

    Figure  4.  Schematic Diagram of the Effective Area

    图  5  实验条件示意图

    Figure  5.  Schematic Diagram of Experimental Conditions

    表  1  涂硼正比计数管相关参数

    Table  1.   Boron-Coated Proportional Counter Tube Related Parameters

    组成部分 物理参数 数值
    外筒 直径/mm 80
    长度/mm 1400
    壁厚/mm 1.5
    材料及密度 TA2,4.51 g/cm3
    电压/V 0
    阴极管 直径/mm 70
    长度/mm 1150
    壁厚/mm 1.5
    材料及密度 TA2,4.51 g/cm3
    电压/V 0
    阳极丝 直径/μm 30
    长度/mm 1150
    材料 镀金钨丝
    内侧材料 钨丝(半径7.5 μm)
    外侧材料 金(内径7.5 μm、外径15 μm)
    电压/V 1100
    涂硼参数 位置 阴极内侧
    材料 90%10B+10%11B
    厚度/μm 3.4
    工作气体 组分与气压 23.5 kPa Ar + 4 kPa CO2
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    表  2  模型计算结果与实测数据

    Table  2.   Model Calculation Results and Measured Data

    探测器种类 计算结果 实测数据 模型的中子
    灵敏度误差/%
    模型相对不确定度/%
    涂硼正比计数管 48.08±10.69 cm2 43.63±2.44 cm2 10.20 24.50
    裂变电离室 1.07±0.24 cm2 0.92±0.07 cm2 16.30 26.09
    补偿型涂硼电离室 (1.37±0.30)×10−13 A·cm2·s (1.50±0.08)×10−13 A·cm2·s 8.67 20.00
    下载: 导出CSV
  • [1] 廖俊辉,谢一冈,陈元柏,等. 用于热中子探测的正比管性能研究[J]. 核电子学与探测技术,2007, 27(2): 367-371. doi: 10.3969/j.issn.0258-0934.2007.02.057.
    [2] 陈国云,魏志勇,辛勇,等. 涂硼电离室中子探测效率和灵敏度[J]. 原子能科学技术,2011, 45(2): 244-249.
    [3] 赵江滨,何高魁,刘洋,等. 裂变电离室中子探测效率与灵敏度MC模拟[J]. 核电子学与探测技术,2022, 42(1): 89-93.
    [4] 周治江,武文超,章航洲,等. 涂硼电离室中子灵敏度计算与验证[J]. 仪器仪表用户,2020, 27(12): 75-78. doi: 10.3969/j.issn.1671-1041.2020.12.019.
    [5] 吴雄,蔡利,蒋洁琼,等. MC方法计算自给能铑中子探测器灵敏度[J]. 核电子学与探测技术,2022, 42(4): 634-639.
    [6] 吴雄,蔡利,张香菊,等. 核反应堆瞬发型自给能中子探测器初始灵敏度研究[J]. 科技导报,2022, 40(24): 64-71.
    [7] 于稼驷. β衰变型自给能堆芯中子探测器灵敏度数学模型[J]. 核安全,2023, 22(4): 94-106.
    [8] 马彦良,欧阳晓平,王群书,等. 裂变靶探测系统中子灵敏度的理论计算[J]. 核技术,2009, 32(6): 473-476.
    [9] 方美华,魏志勇,张紫霞,等. 涂硼正比计数管中热中子响应函数理论计算及模拟验证[J]. 南京航空航天大学学报,2012, 44(1): 81-86. doi: 10.16356/j.1005-2615.2012.01.023.
    [10] HANSON A O, MCKIBBEN J L. A neutron detector having uniform sensitivity from 10 KeV to 3 MeV[J]. Physical Review, 1947, 72(8): 673-677. doi: 10.1103/physrev.72.673
    [11] GOLDSTEIN N P. A Monte-Carlo calculation of the neutron sensitivity of self-powered detectors[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 1973, 20(1): 549-556. doi: 10.1109/TNS.1973.4326961
    [12] FLAMMANG R W, SEIDEL J G, RUDDY F H. Fast neutron detection with silicon carbide semiconductor radiation detectors[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2007, 579(1): 177-179.
    [13] RAO P S, MISRA S C. Neutron sensitivity of vanadium self powered neutron detectors[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1986, 253(1): 57-60.
    [14] 汲长松. 核辐射探测器及其实验技术手册[M]. 北京: 原子能出版社,1990: 4.
    [15] 陈伯显,张智. 核辐射物理及探测学[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社,2011: 448.
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-24
  • 修回日期:  2024-02-29
  • 刊出日期:  2024-06-13

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