5-6  主动法探测炸药的实验

向永春  熊宗华  胡广春

　　在核弹头核查中非核组件尤其是炸药难以探测。针对炸药的特点，开展了以下工作：(1)从理论上分析了主动法探测炸药的原理，并分析了在实际时影响测量结果的因素(屏蔽体的影响、自然本底的影响和反应截面)。(2)利用 ²⁵²Cf中子源辐照模拟炸药半球(质量分别为10.4 kg和15.8 kg)，采用高纯锗 g 探测器探测由中子与¹H，¹²C，¹⁶O，¹⁴N核素发生俘获反应(n, g)产生的 g 射线。在实验中通过改变模拟炸药的质量、中子源与模拟炸药球心之间的距离和增减中子源和模拟炸药半球之间的慢化剂，进行了多种模型的实验研究。

　　实验结果表明：(1)当中子源位于球心处时，探测效率最大，在10.835 MeV探测效率约为10^-9，主动法探测炸药是可行的。(2)当炸药质量由10.4 kg增加到15.8 kg时（两者之比为1.52 :1），10.835 MeV、单逃逸峰10.324 MeV和双逃逸峰9.813 MeV探测效率同时增大，而且增大程度约为1.5倍，探测炸药质量成为可能。(3)在¹H，¹²C，¹⁶O和¹⁴N四种核素中，首选¹⁴N，因由¹⁴N(n , g)¹⁵N反应产生能量为10.835 MeV的 g 射线，能量高，本底影响很小（可以忽略），不足之处在于反应截面较小，需要较强的中子源和探测效率较高的探测器或延长测量时间。其次是¹H，¹H的优势在于反应截面大；不足在于受到本底的影响较大。如果对本底采取屏蔽等措施后，探测效果有可能好于¹⁴N。¹²C相比¹H和¹⁴N不具有优势，但可用来作为旁证，计算炸药中的元素之比。在实验中，没有探测到由¹⁶O（n, g）¹⁷O反应产生的能量为4.144 MeV的 g 射线，由于¹⁶O的(n, g)反应截面太小。