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原文传递一种材料中子屏蔽性能测试方法

专利名称：	一种材料中子屏蔽性能测试方法
摘要：	本发明公开了一种材料中子屏蔽性能测试方法，属于核技术及应用技术领域，方法包括：以中子探测器本身的能量响应函数为第一响应；在中子探测器前设置不同的能量响应调节材料，形成探测系统；探测系统的能量响应函数为能量响应调节材料与中子探测器构成的完整系统对不同能量中子输入的响应；在各能量响应函数条件下，测试未添加目标样品时的准直中子束的计数，以及在准直中子束发射口添加目标样品进行屏蔽后的透射中子束的计数；根据不同能量响应函数条件下测试得到的计数，计算得到目标样品的热中子屏蔽率、超热中子屏蔽率、快中子屏蔽率和中子剂量率减弱百分比。本发明可提高材料评价结果的准确性、满足特定能量中子屏蔽性能测试需求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	贾文宝;张荣华;赵冬;梁旭文
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-11T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-07T00:00:00+0800
申请号：	CN202310843351.8
公开号：	CN117007616A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	刘佳慧
分类号：	G01N23/02;G;G01;G01N;G01N23;G01N23/02
申请人地址：	211106 江苏省南京市将军大道29号
主权项：	1.一种材料中子屏蔽性能测试方法，利用中子探测器探测添加目标样品前、后的准直中子束，其特征在于：以中子探测器本身的能量响应函数为第一响应；在中子探测器前设置能量响应调节材料，形成探测系统；探测系统的能量响应函数为能量响应调节材料与中子探测器构成的完整系统对不同能量中子输入的响应；能量响应调节材料包括第二能量响应调节材料、第三能量响应调节材料、第四能量响应调节材料和第五能量响应调节材料；第二能量响应调节材料为削弱第一响应在热中子能区的响应而保持其他中子能区响应的材料，第二能量响应调节材料调节得到第二响应；第三能量响应调节材料为减弱第二响应在超热中子能区的响应而保持其他中子能区响应的材料，第三能量响应调节材料调节得到第三响应；第四能量响应调节材料为使能量响应灵敏区间集中在快中子能区的材料，第四能量响应调节材料调节得到第四响应；第五能量响应调节材料为使中子剂量当量响应满足标准的材料，第五能量响应调节材料调节得到第五响应；在各能量响应函数条件下，测试未添加目标样品时的准直中子束的计数，以及在准直中子束发射口添加目标样品进行屏蔽后的透射中子束的计数；根据不同能量响应函数条件下测试得到的计数，计算得到目标样品的热中子屏蔽率、超热中子屏蔽率、快中子屏蔽率和中子剂量率减弱百分比。 2.根据权利要求1所述的材料中子屏蔽性能测试方法，其特征在于：其中，所述第二响应是在第一响应基础上，热中子能区的响应降低为原来的5％及以下，其他中子能区的响应不变；所述第三响应是在第一响应基础上，热中子能区的响应降低为原来的5％及以下，超热中子能区的响应降低为原来的20％及以下，其他中子能区的响应不变；所述第四响应是热中子能区的响应占总响应的比例不超过1％，超热中子能区的响应占总响应的比例不超过13％，快中子能区的响应占总响应的比例不低于86％；所述第五响应是使中子剂量当量响应满足《JJG852-2019中子周围剂量当量(率)仪检定规程》对中子周围剂量当量(率)仪建议的响应要求，包括：在热能点～50keV能量范围内，中子剂量当量响应为0.2～8.0；在50keV～10MeV能量范围内，中子剂量当量响应为0.5～2.0；在10MeV～20MeV能量范围内，中子剂量当量响应为0.2～2.0。 3.根据权利要求1所述的材料中子屏蔽性能测试方法，其特征在于：其中，所述第二能量响应调节材料为热中子截止材料；所述第三能量响应调节材料为富氢材料和热中子截止材料的组合，富氢材料位于热中子截止材料的前侧；所述第四能量响应调节材料为具有夹层结构的富氢材料、热中子截止材料和富氢材料的组合，热中子截止材料位于两个富氢材料之间，且两个富氢材料厚度之和大于第三能量响应调节材料中富氢材料的厚度；所述第五能量响应调节材料为富氢材料。 4.根据权利要求1或3所述的材料中子屏蔽性能测试方法，其特征在于：其中，所述第二能量响应调节材料为镉或钆；所述第三能量响应调节材料为聚乙烯和镉的组合或聚乙烯和钆的组合，聚乙烯位于镉或钆的前侧；所述第四能量响应调节材料为具有夹层结构的聚乙烯、镉和聚乙烯的组合或者聚乙烯、钆和聚乙烯的组合，镉或钆位于两个聚乙烯之间，且两个聚乙烯厚度之和大于第三能量响应调节材料中聚乙烯的厚度；所述第五能量响应调节材料为聚乙烯。 5.根据权利要求1所述的材料中子屏蔽性能测试方法，其特征在于：其中，在所述第一响应条件下，未添加目标样品时测试准直中子束所得的计数记为N10；添加目标样品后测试透过目标样品的中子束所得的计数记为N11；在所述第二响应条件下，未添加目标样品时测试准直中子束所得的计数记为N20；添加目标样品后测试透过目标样品的中子束所得的计数记为N21；在所述第三响应条件下，未添加目标样品时测试准直中子束所得的计数记为N30；添加目标样品后测试透过目标样品的中子束所得的计数记为N31；在所述第四响应条件下，未添加目标样品时测试准直中子束所得的计数记为N40；添加目标样品后测试透过目标样品的中子束所得的计数记为N41；在所述第五响应条件下，未添加目标样品时测试准直中子束所得的计数记为N50；添加目标样品后测试透过目标样品的中子束所得的计数记为N51；目标样品对热中子的屏蔽率Rthermal的计算公式为：目标样品对超热中子的屏蔽率Repithermal的计算公式为：目标样品对快中子的屏蔽率Rfast的计算公式为：目标样品屏蔽引起的中子剂量率减弱百分比Rdose的计算公式为： 6.根据权利要求1所述的材料中子屏蔽性能测试方法，其特征在于：其中，在各能量响应函数条件下测试时保持准直中子束发射口与中子探测器之间的距离不变；在各能量响应函数条件下测试中，所要求计数的测量时间保持一致。 7.根据权利要求1所述的材料中子屏蔽性能测试方法，其特征在于：其中，所述中子探测器周围设有屏蔽材料。 8.根据权利要求7所述的材料中子屏蔽性能测试方法，其特征在于：其中，所述屏蔽材料为含硼聚乙烯。 9.根据权利要求1所述的材料中子屏蔽性能测试方法，其特征在于：其中，所述能量响应调节材料的中心和中子探测器的中心均位于准直中子束的中心轴线上。 10.根据权利要求1所述的材料中子屏蔽性能测试方法，其特征在于：其中，所述能量响应调节材料的面积大于准直中子束的面积。
所属类别：	发明专利