可裂变核素混合物的非破坏识别和定量检测技术研究

当前核能发展引起了众多国家的高度重视。我国预计到2020年核电装机容量占总发电量的比重将从目前的不到2%提高到7 %左右。核裂变能的快速发展涉及到了核燃料循环的各个环节，新生可裂变核素是燃料增殖基础。建立可裂变核素及其混合物非破坏快速准确检测技术十分必要。相比伽玛谱、热离子质谱和质谱等分析方法，缓发中子技术具有速度快、非破坏、准确度高，分析成本低等明显的优势。本项目拟利用CARR堆的高中子注量率优势，研究U-235、Pu239及其混合物的裂变缓发中子强度与时间的衰减曲线函数关系；建立U-235、Pu-239及其混合可裂变核素的非破坏快速识别和高准度、高灵敏定量检测方法；建立核燃料元件U-235/U-238比值的非破坏高准度检测技术，以满足核燃料循环、核材料识别和环境污染检测等相关领域的研究需求，填补我国混合核材料中U-235、Pu-239高灵敏快速识别和定量分析方法的空白。

由于我国核能的快速发展，急需建立一种核燃料循环等过程中可裂变核素混合物的快速检测方法，如铀-235和钚-239。和其它分析方法相比，裂变缓发中子计数法具有快速、准确和低本底等优势，本项目利用铀-235、钚-239裂变产生的缓发中子衰减半衰期的微小差异特性，结合中国原子能科学研究院微型中子反应堆对铀-235、Pu-239的缓发中子衰减曲线以及其混合物的衰减曲线进行了研究。建立了铀-235、钚-239及其混合物的快速定量检测方法。在相同的辐照测量条件下可以达到3分钟分析一个样品。项目的主要研究内容包括建立了包括8根He-3中子管的缓发中子测量系统，建立了样品辐照与测量自动传输和定时系统；研究了铀-235、Pu-239混合物定量方程的解析方法。研究了U-238快中子裂变对U-235热中子裂变产额的影响；研究了U-235/U-238比值的非破坏检测技术；同时利用U-235的标准衰减曲线建立了缓发中子测铀新方法，该方法降低了传统缓发中子测铀技术由于样品间含量差异大所带来较大误差。