|
2-53 能谱变化对239Pu裂变室测量快中子注量的影响郑 春 李建胜 何锡钧 王 强239 Pu的裂变截面在10keV以上变化较小,在10keV~5MeV之间只变化6%。只要探测器周围不含慢化材料,其裂变谱中子场裂变平均截面基本上是一个常数,在谱变化相当大的情况下(235U裂变谱、239Pu裂变谱、快中子临界装置中子场等),平均截面变化在±3%以内。因此,239Pu裂变电离室常用作裂变谱中子的平响应探测器。然而其热中子裂变截面很大(744.0b,1b=10-24cm2),在共振区有复杂的共振峰等,在慢化物存在于探测器周围的情况下,热中子和共振区中子份额增加,测量的快中子注量比实际偏高。根据 Au和In两个反应的反应率,各群中子的平均截面,快中子注量,再结合中子能谱的测量结果(10keV以下的中子约为总中子的1.1%),可以得到热中子、共振中子和快中子的份额和对239Pu的裂变反应率的贡献,见表1。表 1 中子能谱与对239Pu裂变反应率的贡献
为了减小低能中子对239Pu裂变室测量快中子注量的影响,采用10B套屏蔽低能中子。239Pu裂变截面受10B套的影响采用有效截面来描述。计算表明在屏蔽后快中子的有效截面变化较小,而热中子和共振区中子基本上全部被吸收。从不同的屏蔽厚度计算结果还可以看出,在10B质量厚度为1.1g/cm2时,239Pu裂变室可以作为快中子的平响应探测器。采用ENDF/B-VI库和中子能谱测量结果计算CFBR-II堆泄漏中子场中10keV以上的平均截面和平均有效截面,没有任何屏蔽的平均截面为1.66b,质量厚度为1.1g/cm2 的10B套屏蔽后的有效截面为1.58b,质量厚度为2g/cm2的10B套屏蔽后的有效截面为1.51b。 快中子注量绝对测量采用239Pu裂变室加10B套,假设忽略10keV以上中子能谱分布对裂变反应率的影响,用计算的平均截面`seff代入,快中子绝对注量率Af=N`seffjE>10keV,Af为裂变反应率,s-1;N为39Pu原子核数;` seff为239Pu(n,f )反应平均有效截面,b;j E>10keV 为快中子绝对注量率,cm-2× s-1。 对CFBR-II堆泄漏中子场中不同点的测量表明:带2g/cm2的10B套的裂变反应率为带1mm Cd套的裂变反应率的68%,这是由于10B对快中子的部分吸收和共振群中子几乎全部被10B吸收。 由于10B套太大,对中子场的影响较大,定位不准确等,因此在CFBR-II堆泄漏中子场中进行快中子注量测量时,如果在探测器周围没有慢化体,一般采用带Cd套的239Pu裂变室测量中子注量。测量的裂变率Af乘以修正因子为0.68,有效截面取1.51b,得到快中子注量。也可采用S活化片进行中子注量的监测。在探测器周围有慢化体存在时,尽可能采用加10B测量快中子注量,有效截面取1.51b,不应采用239Pu裂变室加Cd套的办法测量中子注量,如果采用S活化片监测中子注量,应乘以一个修正因子。 |