[发明专利]一种测量热中子吸收材料面密度的方法

说明书

本发明涉及一种测量热中子吸收材料面密度的方法。采用本发明所提供方法，通过测量一组面密度已知的热中子吸收材料标准样品的热中子透射率，构建热中子吸收材料透射率与面密度之间的函数关系式，并利用此关系式计算未知样品的面密度，从而构建一种不破坏样品物理构造而快速、准确地测量其热中子吸收核素的面密度的方法。本发明所提供的一种可无损、快速地测量热中子屏蔽材料面密度的方法，具有操作简单，数据可靠的特点，能够对同一材料面密度的均匀性、不同批次材料面密度的重复性进行检测，为材料的研发和使用提供数据依据。同时，采用本发明提供的方法能够实现材料的快速检测，极大地缩短测量时间，更适合工业化应用。

技术领域

本发明属于电离辐射计量领域，涉及一种测量热中子吸收材料面密度的方法。

背景技术

随着核工业的发展，后处理厂和乏燃料储存装置内存放了大量的乏燃料和放射性废物。大量堆积的乏燃料会释放热中子，需要对其进行屏蔽包裹，包裹材料需要兼具有热中子吸收能力和机械强度。常用的热中子吸收材料有聚乙烯、硼以及镉、银等重金属，由于屏蔽材料需求量大，且对机械强度要求较高，一般采用在常用金属材料内加入价格低廉的天然硼来实现。硼的含量一般根据屏蔽的要求在设计阶段根据对热中子的吸收截面计算确定，这种方式忽略了制作方法和工艺过程可能造成的误差；但由于制作方法和工艺的不同，热中子吸收核素的含量和设计值之间必然会存在一定差异，因此对热中子吸收核素的含量进行测定必不可少。另外，业内也有采用截取一段材料，经过化学分析给出核素组分含量的方法，但是由于吸收热中子的是B-10，化学分析只能给出B的含量，如果按照天然硼丰度来估算B-10的含量，则偏差太大，结果不准确。

在核工业领域，有用热中子吸收核素的面密度是评价热中子屏蔽材料屏蔽效果的有效参数。随着核工业的发展，热中子屏蔽材料需求量增大，传统方法无法快速完成每一块材料的面密度测定。因此，很有必要开发一种不破坏样品物理构造、而又能快速、准确地测量其热中子吸收核素的面密度的方法以适应于工业化应用。

发明内容

针对现有技术中所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种测量热中子吸收材料面密度的方法，通过测量热中子吸收材料的透射率，构建透射率与面密度之间的函数关系式，并利用此关系式计算未知样品的面密度，从而构建一种不破坏样品物理构造而快速、准确地测量其热中子吸收核素的面密度的方法。

为实现此目的，本发明提供一种测量热中子吸收材料面密度的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、测量一组面密度已知的标准样品的热中子透射通量及热中子透射率，所述标准样品编号为1～n的自然数i，相对应面密度为Σ_i，得到的对应热中子透射率记为η_i；

S2、测量未知样品k的透射率η_k；

S3、计算未知样品k的面密度Σ_k；

S4、测量误差及测量不确定度分析。

进一步，所述热中子透射通量的测量方法为：采用准直后的热中子束照射被测标准样品i，沿着热中子束照射方向、选取与所述标准样品i的热中子束照射面的背面距离合适的测量点放置探测器测量热中子透射通量；所述准直后的热中子束横截面积小于探测器的灵敏区域的横截面积，所述探测器要排除散射中子的干扰；所述测量点的计数率要比本底计数率高2～3个数量级。

进一步，所述标准样品i的热中子透射率η_i采用式(1)计算：

其中，为未有热中子束、且不放置所述标准样品i时的本底计数率；为未有热中子束、且放置所述标准样品i时的本底计数率；为有热中子束、且不放置所述标准样品i时的计数率；为有热中子束、且放置所述标准样品i时的计数率。

进一步，所述探测器放置于距离所述标准样品i表面5cm处的测量点。