[发明专利]用热分析法测量核反应堆中子通量密度的方法

摘要

本发明涉及一种用热分析法测量核反应堆中子通量密度的方法，其通过测量中子与核发生反应后的潜能(热量)来实现对中子测量，将选用的硼晶体材料退火处理后利用在不同辐照时间所对应的辐照剂量不同从而得出退火热量Q和辐照时间t关系的线性方程，进而得到满足线性方程的中子通量密度探测器，将该探测器在待测核反应堆中辐照一定时间，利用式(4)计算得出待测核反应堆中子通量密度值，本发明可有效提高检测效率，操作简单、速度快、测量的效率高，而且能够在探测器受辐照后与核反应堆完全分离的情况下测量和读取中子通量密度的数据，测量结果精确。

主权项

一种用热分析法测量核反应堆中子通量密度的方法，其特征在于由以下步骤组成：(1)选核反应堆辐照后热效应温度峰值在366±30℃的含硼晶体材料，进行退火处理，退火处理条件为：在加热炉内氩气或氮气气氛条件下由室温加热至500℃，保持恒温3～5小时，降温至室温，升温速率与降温速率均为50～100℃/小时，退火处理后将其分为两部分，一部分作为测试含硼晶体材料受核辐照后热效应特征测试样品使用，另一部分作为核反应堆中子通量密度探测器的备用样品使用；(2)将测试样品分为n份，n≥5，每份100mg，分别用聚乙烯薄膜包裹，得到n份测试样品包；(3)将步骤(2)的n份测试样品包，分别放入中子通量密度恒定的热中子核反应堆中分别辐照t_n小时，得到n份包含不同辐照剂量的辐照样品包；(4)分别对n份辐照样品包用差示扫描量热法测量其对应的退火热量Q_n，根据不同辐照样品包的受辐照时间和对应的退火热量作出受辐照时间和退火热量关系的拟合曲线，求出曲线的斜率和截距，得出测试样品的退火热量Q和辐照时间t关系的线性方程为：式中：Q‑用差示扫描量热法测得的样品包退火热量值，单位J/g；a₀‑截距，即为未受辐照前样品包的固有退火热量值，单位J/g；a‑斜率，即为样品受辐照后单位时间放出的退火热量，单位J/g.h；t‑辐照时间，单位h(小时)；σ‑热中子与晶体硼中的硼10发生核反应的微分截面(cm²)或微分截面的平均值；‑热中子通量密度(n/cm².s)；(5)将与测试样品经过相同退火条件处理并与测试样品具有相同的热效应特征的备用样品按照步骤(2)的方法进行包裹，制作成满足式(1)的中子通量密度探测器；(6)将步骤(5)所制作好的满足式(1)的中子通量密度探测器放入未知的核反应堆中子场中辐照t_x时间，用差示扫描量热法测量其退火热量Q_x值；(7)根据式(1)可得到式(2)和式(3)，由式(2)计算出中子通量密度探测器在已知反应堆中辐照t小时后增加的退火热量q，将用差示扫描量热法测量出该探测器在待测核反应堆中子场辐照t_x小时后增加的退火热量q_x代入式(3)；(8)由上述式(2)和式(3)得出式(4)，将t、q、t_x、q_x代入式(4)中，即为(9)用反应堆中子能谱分析法计算出该待测核反应堆的热中子与硼10的核反应微分截面或微分截面的平均值σ_x，由式(4)得出该待测核反应堆中子通量密度值