中子源的注量率测量

中子—核作用截面的实验测量一、核数据库1.1核数据库介绍核数据是不可缺少的重要科学数据，在基础科研、国防建设、国民经济的很多方面发挥着越来越重要的作用。

目前国际上许多核国家都十分重视核数据的测量和评价工作。

经过几十年的艰苦努力，相继建立起并不断完善的核数据库。

核数据库可以分为两大类，一类是核与其他核或射线发生相互作用的数据，称作核反应数据；第二类是单个核的性质的数据，称作核结构和放射性衰变数据。

对于中子核数据是核反应数据的一部分，此外光核反应数据、带电粒子反应数据都是核反应数据。

1.2核数据库应用领域早期核数据的运用主要在核反应装置的应用方面。

随着科技的发展，对核数据运用领域也在不断扩大，于此同时对核数据的全面以及精度要求越来越高。

目前其运用的领域主要有：（1）裂变、聚变反应堆设计；（2）加速器设计；（3）辐射防护设计；（4）核医学；（5）地质探测；（6）环境监测；（7）核天体研究等等。

对于反应堆设计而言，可以通过中子评价核数据来对设计的反应堆的某些参数进行模拟计算，如有效增值系数、相对功率分布等量，通过最终的模拟计算结果来衡量设计的合适与否，在此基础上进行一定的优化，最终实现各方面综合最优化。

1.3核数据获取方法核数据获取方法主要有两种：实验测量法和理论计算法。

实验法是目前核数据的主要来源，通过实验测量具有一定的客观性，但是实验测量方法存在各种问题：(1)核数据数据量大，实验工作量大；（2）实验费用过高；（3）有许多实验要求苛刻无法完成。

因为实验方法存在一定的问题，所以主要的数据由实验来完成，次要的由理论计算完成。

现如今计算机的发展已经可以满足一些模拟计算的需求，通过计算机可以省时、经济的完成一些数据的获取。

两种方法之间，实验为主，理论计算为辅。

实验方法离不开理论计算，理论计算可以填补一些目前实验存在的空白，还可以指导实验数据的选取和评价。

对模拟计算方法而言，其输入的数据必须是已经成熟的核数据，而这些数据来源于实验的测量，所以两者缺一不可。

CSNS-I 上的白光中子源夏海鸿唐洪庆仲启平阮锡超周祖英中国原子能科学研究院一、引言引言：：1、白光中子源是一个极其有用的研究工具1）核能开发和应用所需的核数据测量应用所需的核数据测量：：2）核天体物理研究核天体物理研究：：3）核技术应用核技术应用：：中子照相中子照相；；中子辐照效应中子辐照效应（（材料的辐照损伤材料的辐照损伤、、生物效应等生物效应等）；）；中子治疗中子治疗（（BNCT ）2、国际上已建立多种形式的白光中子源1）基于电子束的白光中子源基于电子束的白光中子源（（70—80年代年代；；ORELA ，GELINA 等）2）基于高能质子束的白光中子源基于高能质子束的白光中子源（（90年代以后年代以后，，LANL ，CERN 等）3）发展趋势发展趋势：：向高能质子束方向发展向高能质子束方向发展，，其优点是其优点是：：中子源强度大中子源强度大（（≥1016n/s ，比电子直线大102倍以上倍以上，，单个脉冲中子数大103以上)；中子能区广(热能—几百MeV ，电子直线主要在1MeV 以下）。

3、白光中子源测量的优越性白光中子源测量的优越性：：一次测量得一个能区的数据一次测量得一个能区的数据，，单点测量根本不可能典型谱典型谱（（三维三维：：飞行时间飞行时间、、脉冲幅度和计数脉冲幅度和计数））4、白光中子源应用现状电子直线加速器在共振区数据测量方面在70—80年代曾起过很大的作用代曾起过很大的作用，，至今在常规测量方面还在起作用。

质子直线的白光中子源由于其强度大质子直线的白光中子源由于其强度大、、MeV 以上中子成分多成分多，，在放射性样品和MeV 以上快中子数据测量方面显示出了更大的优势显示出了更大的优势。

•共振区共振区：：主要是放射性样品的(n ，r)、(n ，f)；主要测量实验室有量实验室有：：LANSCE 、CERN-nTOF 、GELINA 和ORELA 等：见幻灯片21—25（LANL ）、26-30（CERN ）、31（GELINA ）及32（ORELA ）。

中子剂量和防护-正文中子剂量通常指中子吸收剂量或中子剂量当量（见辐射剂量）。

不同能量的中子同人体组织中的元素（氢、氮、氧、碳等）发生不同的相互作用（见中子核反应和宏观中子物理），所产生的具有一定能量的次级带电粒子能够引起电离和激发，从而使肌体受到损伤。

剂量学涉及的主要物理问题是散射、核裂变和辐射俘获等.研究中子在生物组织中不同深度的吸收剂量和剂量当量的模型有：半无穷大板块、有限圆柱体（直径为30厘米，高为60厘米）和椭圆柱体（长半轴为18厘米，短半轴为12厘米，高为60厘米）模型。

模型的材料组成应同软组织的相当,密度为1g/cm3。

能量范围从10-2eV延伸至 2000MeV。

其中对半无穷大板块模型和有限圆柱体模型研究的结果,是目前确定中子注量率-剂量当量率换算系数的基础。

平行中子束垂直入射到一块物质上时，该物质的吸收剂量D随深度的分布（示意图见图1）同γ辐射的情形相似：吸收剂量的最大值并不出现在表面，而是出现在某个深度处，这个深度取决于中子的能量。

医学上就是通过调节辐射的能量，把这个最大值对准病变组织的部位进行放射治疗。

放射防护规定：对个人所受剂量的限制是由剂量当量决定的。

不同能量中子的有效品质因数坴(见辐射剂量)的数值示于图2。

此外，由测得的中子注量率可以换算到剂量当量率。

目前各国都采用图3所示的数值。

中子剂量测定主要指中子吸收剂量和剂量当量的测量。

此外还包括表示剂量分布的微剂量测量。

通常使用组织等效电离室，乙烯-聚乙烯正比计数器,硫酸亚铁剂量计以及量热计等测量吸收剂量。

在多数情况下，组织等效电离室是测定快中子吸收剂量最准确的装置仪器。

剂量当量测量仅适用于辐射防护，所采用的方法分场所监测和个人监测两类，其响应正比于最大剂量当量。

微剂量测定的目的在于从实验上研究辐射在直径为微米量级或更小的球体内能量沉积的空间分布和谱分布。

微剂量学所考虑的体积应同生物细胞的大小相当，借以模拟辐射在生物细胞、细胞组分和生物大分子中的能量沉积。

He-3中子正比计数管中子 -γ混合场下的性能研究摘要：本文对比了He-3中子正比计数管在不同工作参数、不同的充气比例下在中子-γ混合场下的性能，并通过对测试的结果，得出了适合在混合场下正常工作的He-3中子正比计数管的充气比例和工作参数。

关键字：中子正比计数管、混合场1.前言中子正比计数管主要有、BF3正比计数管、涂硼正比计数管三种类型。

而He-3中子正比计数管由于其中子灵敏度高，应该最为广泛。

由于He-3平均气体电离能较高，而耐压性能较差，一般需要混合一定比例的易电离的淬灭气体如Ar、CO2、P10、Kr、CF4才能制成可用的正比计数管。

由于He-3的中子反应截面很大且有淬灭气体的存在，因此He-3充气压力可以很高，最高可超过20个标准大气压，高气压的He-3正比计数管可达到接近100%的探测效率【1】。

国内外探测器生产厂家对He-3正比计数管的充气比例和成分均有较多的研究，配合相应的充气参数，可使He-3正比计数管适用于较强γ场、高温下等条件工作，在环境剂量监测、石油测井等领域有广泛的应用。

理论上在He-3充气压力相同的情况时，其中子灵敏度基本一致，而在正常工作电压下，相同强度的γ射线产生的脉冲幅度与淬灭气体对γ射线的敏感度有关，即淬灭气体的原子量、充气压力。

我们制作了几种不同充成分的He-3中子正比计数管进行中子-γ混合场下的测试，以研究不同类型的正比计数管的充气工艺参数与正比计数管的γ性能的关系。

1.计数管参数对比2.测试条件及方法3．1纯中子场测试中子源：Am-Be源，测试位置平均中子注量率约1200 nv测试仪表：前放：BH2213-A型，放大倍数~100倍，距离探测器连线长1米。

BH1218线性放大器 100倍多道：ORTEC 927型多道分析器在纯中子场中测试探测器的坪特性及脉冲幅度谱，验证探测器的基础性能。

3．2混合场测试γ源：Co-60，中核控制γ源库，最近处剂量率约1.5Gy/h，最远处约0.015Gy/h中子源：Am- Be源，测试位置平均中子注量率约10 nv测试仪表：前放：BH2213-A型，放大倍数~100倍，距离探测器连线长1米。

用于中子测井的CR39中子剂量计的个人剂量监测方法 GBZ/T 148-20021范围本标准推荐了用于中子测井场所的CR39中子剂量计的个人剂量监测方法。

本标准适用于241Am-Be中子源测井场所工作人员的个人中子剂量监测。

2规范性引用文件下列文件中的条款通过在本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB 12714 镅铍中子源3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。

3.1 固体核径迹探测器 solid state nuclear track detector核粒子穿过绝缘体时，造成一定密度的辐射损伤，经适当处理，形成可观测的径迹，这种固体称为固体核径迹探测器。

3.2 CR-39径迹探测器CR39 track detector用烯丙基二甘醇碳酸酯（品名 CR39）制成的核径迹探测器。

按照测定程序，利用其在中子场经累积照射形成的可观察径迹，在一定准确度内，可得到相应的当量剂量。

它是固体核径迹探测器的一种。

3.3 化学蚀刻 chemical etching固体核径迹探测器的辐射损伤经过化学试剂蚀刻形成可观察径迹的过程。

3.4 中子注量灵敏度 neutron fluence sensitivity垂直入射的单位中子注量在剂量计单位面积上产生核径迹的概率。

3.5 中子当量剂量灵敏度 neutron equivalent dose sensitivity中子探测器单位面积上每单位当量剂量相应的径迹数。

3.6 中子剂量换算系数 neutron dose converson coefficient在各种照射条件下，用人形体模换算出的单位中子注量的当量剂量。

4测量元件CR39个人中子剂量计由CR39径迹探测器和包装盒组成。