[实用新型]核素识别系统及光中子发射器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种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。

实用新型内容

因此，本实用新型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。

根据本实用新型的一方面，本实用新型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。

根据本实用新型的一方面，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。

根据本实用新型的一方面，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。

根据本实用新型的一方面，该圆柱体的直径和轴向长度大致相等。

根据本实用新型的一方面，所述光中子转换靶是正方体，该正方体的边长的范围是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。

根据本实用新型的一方面，所述光中子转换靶由重水或者铍形成。

根据本实用新型的一方面，本实用新型提供了一种核素识别方法，该方法包括如下步骤：将被检查的物体放置在光中子发射器与光中子探测器之间；由光中子发射器在预定时刻发射预定能量范围的光中子；

由光中子探测器检测分别经不同飞行时间到达光中子探测器的光中子数量，由此获得依飞行时间排列各个所述光中子数量的样品谱；以及根据上述样品谱中特定飞行时间范围的光中子数量是否低于预定值，确定物体所含的核素。

根据本实用新型的一方面，所述核素识别方法还包括：在不放置物体的情况下，由光中子发射器在预定时刻发射预定能量范围的光中子，由光中子探测器检测分别经不同飞行时间到达光中子探测器的光中子数量，由此获得依飞行时间排列各个所述光中子数量的标准谱；以及通过将样品谱与标准谱进行比较，确定样品谱中特定飞行时间范围的光中子数量是否低于预定值。

根据本实用新型的一方面，所述核素识别方法还包括：根据特定飞行时间范围的光中子数量与由光中子发射器发射的、对应特定飞行时间的光中子数量的比值，确定物体所含核素的重量。