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一种用于裂变物理测量的双屏栅气体探测器
发布时间: 2022-02-17
基本信息
合作方式：
技术许可
成果类型：
发明专利,新技术
行业领域：
高端装备制造产业,制造业
成果介绍
技术领域
本实用新型属于原子核物理探测技术领域，尤其涉及一种对中子诱发重核裂
变的裂变碎片动能测量、质量测量的双屏栅气体探测器。
背景技术
近年来提出的新型核能利用系统，利用可裂变核 232Th、238U 产生能量，具
有安全性好、经济性高、核废料产量小、嬗变核乏料、防核扩散的优点，已成为
世界核电发展的最新方向。新型核能利用系统的研发对中子诱发 232Th、233，
235，238U、237Np、239Pu、241Am 等锕系重核裂变的评价数据提出了更高的精
度要求，其中，裂变碎片产额分布数据、裂变碎片动能分布数据亟待细致研究。
目前，常见的测量裂变产物信息的实验方法有，放化法(Radiochemistry，RC)、
质谱法(Mass Spectrometry，MS)、直接γ能谱法、双动能法和双速度法。
放化法(RC)即放射化学方法，是将化学分离和放射性测量相结合的方法。裂
变产物核多数将通过发射β-及γ射线进行衰变，针对不同的衰变链，设计不同的
放化流程，将待测裂变产物分离、提纯、制样，再用合适的探测手段测量样品中
的特定放射性。此种方法的缺点是分离流程相当繁琐，对于半衰期很短的裂变碎
片核素的测量很困难。此测量方法的测量精度约为 5％～10％。
质谱法(MS)是将辐照后的靶材料溶解成溶液，并向其中加入一定量的待测核
素的稳定同位素，再制作成样品，然后将样品置于离子源或焙烧炉中加温电离，
将离子加速并通过分析磁铁将质量不同的核素分离，可以在焦面上测量得到待测
产物核与加入的稳定同位素之间的相对比例。由于加入的稳定同位素的量是已知
的，近而可以推算裂变产物的量，得到产物产额。此种方法测量得到的产额精度
可达 2％。
直接γ能谱法又叫活化法，即通过测量裂变产物核素的特征γ射线能谱，同
时根据探测器的探测效率、产物核衰变半衰期、γ射线衰变分支比等数据推算得
到照射结束零时刻产物核的数量，再根据监测得到的裂变事件数，进而算出裂变
产额。此方法由于中子诱发裂变后样品发出的γ射线能谱的复杂性，此方法所能
测到的裂变产物数量十分有限。
双动能法是将少量样品均匀地镀在薄膜上，然后在样品膜两侧各放置一个半
导体探测器用于测量裂变碎片动能。裂变反应生成的一对碎片会相向飞离，然后
被置于膜两边的探测器测量并记录碎片动能。此种方法的主要缺点在于由于发射
中子会引起初级碎片一定的能量和质量展宽。
双速度法是用飞行时间法做符合测量可同时测得来自同一裂变核的两个初
级碎片的速度(发射中子前后裂变碎片速度变化不大)，运用动量守恒进而可算得
裂变碎片的质量，此种方法的缺点是对探测器、电子学系统的要求较高，数据修
正困难。
综上所述，现有技术存在的问题是：裂变产物需重新化学处理，再通过单独
的探测器系统测量裂变信息，测量精度强烈地依赖于化学处理过程和探测器精
度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种对中子诱发重核裂变的裂变碎片动能测量、
质量测量的双屏栅气体探测器，该探测器具体为耐辐射、4π方向立体角测量、
裂变样品无需化学处理的中子诱发裂变在线测量装置，旨在解决现在探测方法和
探测装置中所存在测量精度强烈地依赖于化学处理过程和探测器精度，进而导致
探测结果较大的误差等问题。
成果亮点
团队介绍
成果资料
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