[发明专利]核素识别方法、核素识别系统及光中子发射器

说明书

本发明公开了核素识别方法、核素识别系统及光中子发射器。光中子发射器包括：用于发射电子的脉冲电子加速器；以及用于接收脉冲电子加速器发射的电子，并将该电子转换成光中子的光中子转换靶，所述光中子转换靶的体积大致是100至8000立方厘米、100至2500立方厘米，或大致是785立方厘米。本发明可以提高核素识别的准确度，以及提供实用的、用于核素识别的光中子发射器、方法及系统，尤其是提高了识别诸如²³³U，²³⁵U和²³⁹Pu的易裂变核素的准确度，以及提供了实用的、识别诸如²³³U，²³⁵U和²³⁹Pu的易裂变核素的光中子发射器、方法和系统。

技术领域

本发明涉及一种核素识别方法、核素识别系统及用于核素识别的光中子发射器，特别是用于识别诸如²³³U，²³⁵U和²³⁹Pu的易裂变核素的方法、系统及光中子发射器。

背景技术

在安检中，对于易裂变核素的检查是非常重要的。所谓易裂变核素，主要指的是²³³U，²³⁵U和²³⁹Pu等由热中子即可诱发裂变的核素。与之对应的，则是不易裂变核素，例如²³⁸U。如果铀材料中的²³⁵U丰度很高(例如超过90％)，那么它就可能是武器级的铀材料，反之，如果丰度很低(如天然的0.7％或更低)，则就是贫铀。

在实际工作中，了解一个铀材料是属于富集铀还是贫铀是很重要的，这涉及到了对该材料的处理方法，前者要严格管控，后者则可以在规则允许的范围内进行使用。因此，就需要对铀材料中的²³⁵U和²³⁸U的丰度形成认识。

由于铀的这两个同位素具有同样的原子序数(Z=92)，因此通过MeV能量的光子类方法是无法完成对它们的区分的(因为这个能量的光子只敏感于元素，而非核素)，必须考虑中子类方法。

中子类方法包含了许多细分技术，例如：

1、中子诱发瞬发伽马射线分析，和

2、中子诱发裂变。

在技术1中，利用²³⁵U和²³⁸U吸收中子后产生的特征γ射线能谱的不同来进行二者之间的分辨。这种技术的主要问题在于²³⁸U的热中子吸收截面较小，灵敏度差，因此难以使用热中子的辐射俘获反应。快中子的非弹散射反应虽然可以用，但是快中子源的产额和寿命通常都不够，因此难以进行实用。

在技术2中，利用²³⁵U的易裂变特性和裂变后的β缓发中子、光子，可以对²³⁵U的存在与否做出提示。但是这种方法的特异性不强，仅靠这些信号无法准确地确认就是²³⁵U核素。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种核素识别方法、核素识别系统及用于核素识别的光中子发射器，由此例如提高核素识别的准确度，以及提供实用的核素识别方法及系统。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种用于核素识别的光中子发射器，光中子发射器包括：用于发射电子的脉冲电子加速器；以及用于接收脉冲电子加速器发射的电子，并将该电子转换成光中子的光中子转换靶。

根据本发明的一方面，所述光中子转换靶的体积大致是100至8000立方厘米、100至2500立方厘米，或大致是785立方厘米。

根据本发明的一方面，所述光中子转换靶是圆柱体，该圆柱体的直径和轴向长度的范围是5至20厘米、5至15厘米、8至12厘米、9至11厘米、9.5至10.5厘米、或大致是10厘米。

根据本发明的一方面，该圆柱体的直径和轴向长度大致相等。