一种反应堆中子通量密度测量的新方法

探索一种用热分析测量核反应堆热中子通量密度的新方法。通过固体核径迹探测器的径迹数可测量反应堆中子通量密度。申请者在证明了用热分析法探测固体核径迹可行性之后，又成功地测量了磷灰石中的固体核径迹。在这些研究成果的基础上申请者拟用热分析方法来测量反应堆中子通量密度。具体作法是：将含有中子吸收剂（硼10）样品在核反应堆中子场内按照不同时间段进行辐照，由热分析仪器测量各时间段辐照后样品单位质量放出的退火热量。用直线拟合法得到辐照剂量和退火热量依赖关系，得出直线的斜率和截距。斜率表示退火热量占辐照剂量的比例，截距表示样品固有的退火热量。由于特定的含硼样品斜率和截距是一定的，故可以把测出了斜率和截距的含硼样品当作测量核反应堆中子通量密度的探测器。使用时把这种含硼样品（中子探测器）放在核反应堆待测位置进行辐照后，测出其退火热量，可给出反应堆的中子通量密度。该技术可用于其它领域，如宇宙空间的中子测量等。

中子通量密度是各种类型核反应堆的重要参数，中子通量密度的大小直接影响着核反应堆裂变反应率的大小，对于动力堆，直接影响发电的热功率，对于研究堆，直接关系到中子的有效利用。研制更好的中子探测器对测量中子通量密度及中子的应用有着重要意义，也是中子学研究人员不断探索创新的方面。.热分析法测量中子通量密度是一种基于热分析技术的不同于以往的测量中子通量密度的新方法。将含10B样品放在已知中子通量密度的中子场照射不同的时间段，由于中子与硼发生核反应产生具有一定动能的Li离子和α粒子，Li离子和α粒子在晶体介质中运动而消耗其动能，晶体的晶格发生损伤，即动能储存于晶体内，当该晶体加热退火时，发生损伤的晶格复原，其储存的能量以热的形式放出，通过量热仪测出各时间段辐照样品单位质量放出的退火热量，用直线拟合法得到辐照的中子通量密度和退火热量的关系，将这种含10B样品材料制成探测器，即可测量未知中子场的中子通量密度。做成的探测器使用时将其放在反应堆待测位置辐照后测出退火热量，根据用直线拟合法得到辐照剂量和退火热量的正比关系就可以计算出该位置的中子通量密度。但通过研究发现并不是所有含10B的材料都适合用来制作探测器，经过多次研究选择，晶体硼与磷灰石的混合物较适宜作为探测器材料。对选择的探测器材料进行中子通量测量验证，使用热分析法测得的堆芯中子通量密度与实际值误差在5%左右内符合。实验结果表明，用热分析法测量中子通量密度有效、可行。