2-65 静态次临界装置衰变常数瞬态测量方法

郭洪生 何锡钧 陈法新

　　堆中子衰减常数a 的测试难点主要体现在：外本底太强，比被测信号大约4个数量级； 内本底与被测信号在同量级范围；由于被测信号的大小决定于外源的强弱，由实验条件所限，被测信号的统计涨落限制了测量精度；由于中子衰变常数a 为负值，获取信号在被测波形的后沿，传输系统和记录系统阻抗不匹配导致的反射叠加在波形后沿上，对所要处理的信号而言，都会降低信噪比。出于安全性考虑，探测器只能放在距装置0.5~0.6m处，这就要求探测器必须具有合适的 _g 灵敏度；很低的中子灵敏度以及较快的时间响应等特性。静态次临界堆0.6m处 _g 射线的峰值注量率为6´ 10^{9 g}/cm^2×s。探测器最大输出0.4A时，灵敏度为6.67´10^-11A/(g/cm^2× s)。对此选用闪烁体+光电倍增管组成的闪烁探测器。

　　由于实验条件的限制，探测器距反应堆较近(0.6m)，中子与g 射线几乎同时到达测点，无法从时间上区分中子与 g 信号。无机闪烁体对 γ 射线具有较高的灵敏度(NaI(Tl)、CeF₃闪烁体对上述 γ 、中子的灵敏度小于10:1)。从抗中子干扰方面考虑，闪烁体应该选用无机闪烁体。同时CeF₃闪烁体的衰减时间约为30ns，在中子衰变常数 a 测量范围内，g 射线的强度变化10倍(探测器的动态范围)需要的时间超过1ms，CeF₃闪烁体的时间特性可以满足实验要求，通过采用与大放大倍数光电倍增管相匹配的方法来达到实验要求。

　　主要采用M- C方法，进行辐射屏蔽的模拟计算。其中DPF14.1MeV中子源距次临界装置60cm；次临界装置距探测器所用闪烁体60cm。DPF参数10¹⁰ n/plus，FWHM为25ns；次临界装置n : r = 5 : 1，60cm处注量率3´ 10¹⁰n/(cm^2× s)；6´ 10^{9 g} /(cm^2× s)。

　　针对不同能量的本底中子采用不同的屏蔽材料，并在信号通道内加阻挡物质以屏蔽内中子本底，可满足测试要求，测量信号的信噪比达到10:1。实验所用探测和记录系统为大线性电流光电倍增管（工作电压3.3kV）加晶体CeF₃，探测器外加铅套，用于负l 测量。记录仪器为644A型数字示波器。测试结果与设计值相符，且与Rossi- a 法和²⁵²Cf源法等静态测量结果相吻合。