快中子法中子多重性测量的数学物理模型构建

Despite the fact that lots of progresses have been made in researches on hardware developments of fast neutron multiplicity counting technology, how to determine related information of measured items through the measured data remains a problem to be solved. In this work, a mathematical model is to be built and improved in the form of matrix multiplication, in which the evolutionary process of neutron multiplicity in the measurement could be approximately summarized. Based on the model, a series of equations that connect measured data and unknown parameters of the items could be achieved and information about the fission nuclide in the item, like its mass, could be determined through the analysis of the equations. The method is based on the analysis of physical characteristics of the fast neutron multiplicity measurement process, so it has broad applicability and offers theoretical reference and methodological basis for fast neutron multiplicity counting technology.

目前快中子多重性测量技术在硬件装置的研究上已经有了不少的成果积累,但如何通过测量数据确定被测对象相关信息仍然是一个亟待解决的难题。本工作尝试建立和完善一套以矩阵乘法形式构成的数学模型，尝试将中子多重性分布在测量过程中的演变进行数学上的近似描述，从而构建出一个将样品未知参数和测量数据联系起来的方程组，最后通过方程组的求解确定样品中相关裂变核素的质量等信息。本方法的建立是基于快中子多重性测量过程物理特性的分析，因此具有广泛的适用性，并且能对快中子多重性测量和分析提供理论参考和方法学。

以液体闪烁体为基础的快中子多重性测量及分析技术是目前国际上新兴的探测和分析技术，目前快中子多重性技术在硬件装置相关技术的研究上已经有了不少的积累，但尚缺乏系统性的数据分析方法。本研究项目根据物理测量过程本身的特点，提出了一套基于完整的数学模型来将测量数据和中子源本身的信息联系起来。具体而言，即通过物理过程的参数化和公式化，建立一套能够近似描述快中子测量过程的数学物理模型，并以此为基础构建出将裂变核素信息和测量数据之间关系的方程组，最后通过方程组的求解确定相应裂变核素的相关信息。基本模型建立后，先后就多探测器的信号堆积、自增殖及散射串扰等过程进行了优化改进。尽管该模型还存在改进空间，但该模型的可行性得到了实验数据的有效验证，为快中子多重性测量技术提供了一种可能的理论参考和方法学基础。