[发明专利]一种用于反应堆内中子能谱实时测量的装置

权利要求书

1.一种用于反应堆内中子能谱实时测量的装置，其特征在于，所述的装置包括多个光纤探头、与光纤探头数量对应的光纤、电路模块及计算机数据处理系统，

每个所述的光纤探头包括光纤末端及涂覆在光纤末端的探测材料，用于产生闪烁光；

每条所述的光纤一端连接每个所述的光纤探头，另一端连接所述的电路模块，用于传输所述的光纤探头产生的所述的闪烁光；

所述的电路模块用于将每个所述的光纤探头产生的所述的闪烁光的信号转换并放大为所述的计算机数据处理系统可以处理的数字信号；

所述的计算机数据处理系统用于接收来自所述的电路模块的数字信号数据进行处理，并通过中子解谱方法给出每个所述的光纤探头所在位置处的中子谱，所述的探测材料由中子转换体以及闪烁体材料组成；

每个光纤探头包括石英光纤末端及涂覆在石英光纤末端的探测材料，用于产生闪烁光，5个光纤探头上涂覆的探测材料分别为：

①摩尔比为1:1的⁶LiF+ZnS:Ag；

②摩尔比为1:1的²³²ThO₂+ZnS:Ag；

③摩尔比为1:1的²³⁸UO₂+ZnS:Ag；

④摩尔比为1:1的⁹Be+ZnS:Ag；

⑤塑料闪烁体；

其中Ag的质量百分含量在0.001％-0.01％之间；

中子解谱方法为中子少道解谱方法，所述的中子少道解谱方法为SAND-II解谱方法，设在所探测的中子场下，五个探头的计数结果按下式描述：

式中，等号左边为1列5行的矩阵，可用C表示，矩阵中元素c_i表示第i个探头的计数，共5个计数，等号右边的第一部分为探头响应矩阵R，矩阵中的r_ij元素表示第j个能量箱内的单位中子能够在第i个探头上引起的计数；第二部分为代表中子通量的n行单列矩阵Φ，矩阵的Φ_j元素表示第j个能量箱内的中子数，求解中子谱，即是在已知C与R的条件下，求解Φ，由于探头计数m通常远小于中子谱的能量箱个数n，仅在上述已知条件下，Φ有无穷多组解，这时需要引入其他约束条件，以得到Φ的最优解，

设Φ^[k]为表示中子通量的第k个迭代矩阵，其中第j个能量区的通量为Φ_j^[k]，设：

C^[k]＝R·Φ^[k]  (2)

C^[k]定义每个探测器的计数率修正系数为：

f_i^[k]＝c_i/c_i^[k]  (3)

定义计数率加权函数w_i,j^[k]为：

按下式计算加权计数修正项a_j^[k]：

由此得到下一个迭代通量谱Φ[k+1]，Φ[k+1]中的元素φ_j^[k+1]由下式计算：

φ_j^[k+1]＝φ_j^[k]exp(a_j^[k])  (6)

同时计算方差：

当相近2次迭代的V值差小于给定的精度时停止计算，设迭代了l次，此时得近似解：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的电路模块包括相互连接的信号转换与放大单元及模数转换单元，

所述的信号转换与放大单元将所述的光纤探头传输来的光信号转换为模拟电信号并进行放大；

所述的模数转换单元用于将放大的模拟电信号转换为数字信号，以便输入所述的计算机数据处理系统进行处理。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的信号转换与放大单元包括光电倍增管或半导体光电探测器件。