一种密闭容器核材料质量的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种密闭容器核材料质量的计算方法，该计算方法包括获取液体闪烁体探测器探测到中子数的中子脉冲时间序列；利用前景计数器对中子脉冲时间序列进行前景重数计数，得到前景重数分布，利用背景计数器对中子脉冲时间序列进行背景重数计数，得到背景重数分布，根据前景重数分布和背景重数分布确定真符合重数分布，确定真符合重数的总体矩，确定真符合重数的样品矩，根据总体矩和样品矩确定总中子计数率、二重符合中子计数率和三重符合计数率；求解自发裂变率、样品增殖系数和比例系数；根据自发裂变率和核材料每秒的自发裂变次数计算核材料的质量。本计算方法的准确性、经济性更好，具有更好的推广和应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种密闭容器核材料质量的计算方法
本专利技术涉及军控核查
，特别是涉及一种密闭容器核材料质量的计算方法。
技术介绍
在关系世界安全的核裁军、核安全、核保障三个重要领域里，都面临着一个共同的科学技术难题，即对贮存在密闭容器内核材料的识别、认证、性能检测和属性测量，而质量属性是其最重要的属性之一。基于3He探测器的热中子多重性探测方法(NeutronMultiplicityCounting，NMC)是较为经典的方法，但是由于3He材料价格昂贵等原因，逐渐出现了许多新的探测方法。由于近些年3He气体的产量降低，需求量上升，因此其价格上升较快，目前价格大体为4万元/升，生产一套NMC探测设备价格大体在百万元到千万元级别。但是液体闪烁体材料相对价格便宜，因此此替代方法的经济适应性较好。而且NMC方法在探测中子时，需要先将中子慢化而后测量，这样就不能保留中子探测的时间信息。上述基于3He探测器的热中子多重性探测方法在实践中已经得到了一定的应用，但是由于其所用材料3He方面的高成本的缺点以及方法本身慢化中子导致无法保存中子信号的时间信息，因此该方法实用性有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种密闭容器核材料质量的计算方法，以克服现有基于3He探测器的热中子多重性探测方法存在的成本高、无法保存中子信号的时间信息的问题，进而提高密闭容器核材料质量的测量精度。为实现上述目的，本专利技术提供了一种密闭容器核材料质量的计算方法，所述计算方法包括：获取液体闪烁体探测器探测到中子数的中子脉冲时间序列；利用前景计数器对所述中子脉冲时间序列进行前景重数计数，得到前景重数分布，所述前景重数分布包含与触发中子信号相关的中子信号的计数和与所述触发中子信号无关的中子信号的计数；利用背景计数器对所述中子脉冲时间序列进行背景重数计数，得到背景重数分布，所述背景重数分布仅包含与所述触发中子信号无关的中子信号的计数；根据所述前景重数分布和所述背景重数分布确定真符合重数分布，所述真符合重数分布仅包含与触发中子信号相关的中子信号的计数；根据样品参数和所述真符合重数分布确定真符合重数的总体矩，所述总体矩为所述样品参数与所述真符合重数分布之间的函数关系，所述样品参数包括自发裂变率、样品增殖系数和(α，n)反应中子数与自发裂变中子数的比例系数，所述(α，n)反应为重原子核α衰变产生的α粒子碰撞轻原子核发生的反应；根据所述前景重数分布、所述背景重数分布和所述真符合重数分布确定真符合重数的样品矩，所述样品矩为对所述中子脉冲时间序列的计数与所述所述真符合重数分布之间的函数关系；根据所述总体矩和所述样品矩确定总中子计数率、二重符合中子计数率和三重符合计数率；根据所述总中子计数率、所述二重符合中子计数率和所述三重符合计数率求解所述自发裂变率、所述样品增殖系数和所述比例系数；根据所述自发裂变率和核材料每秒的自发裂变次数计算核材料的质量。可选的，所述利用前景计数器对所述中子脉冲时间序列进行前景重数计数，得到前景重数分布，具体包括：获取前景时间内所述中子脉冲时间序列中中子信号个数，记为前景重数，所述前景重数对应一前景计数器，所述前景时间为自触发信号后时刻t+短延时PD至所述时刻t+所述短延时PD+符合计数门宽G的时间段；每次计数结束所述前景重数对应的前景计数器的计数加1，得到前景计数器组；根据所述前景计数器组中前景重数的分布规律，确定前景重数分布。可选的，所述利用背景计数器对所述中子脉冲时间序列进行背景重数计数，得到背景重数分布，具体包括：获取背景时间内所述中子脉冲时间序列中中子信号个数，记为背景重数，所述背景重数对应一背景计数器，所述背景时间为自触发信号后时刻t+长延时LD至所述时刻t+所述长延时LD+所述符合计数门宽G的时间段，所述长延时LD大于所述短延时PD+所述符合计数门宽G；每次计数结束所述背景重数对应的背景计数器的计数加1，得到背景计数器组；根据所述背景计数器组中背景重数的分布规律，确定背景重数分布。可选的，所述根据样品参数和所述真符合重数分布确定真符合重数的总体矩，具体包括：根据所述前景重数分布和所述背景重数分布确定样品发射中子重数的前一阶阶乘矩H′(1)、二阶阶乘矩H″(1)和三阶阶乘矩H″′(1)：其中，M是增殖系数，α是(α，n)反应中子数与自发裂变中子数的比例系数，vsf,1自发裂变重数的一阶阶乘矩，vsf,2自发裂变重数的二阶阶乘矩，vsf,3自发裂变重数的三阶阶乘矩，vi1诱发裂变重数的一阶阶乘矩，vi2诱发裂变重数的二阶阶乘矩，vi3诱发裂变重数的三阶阶乘矩；根据所述样品发射中子重数与所述样品发射中子重数的前一阶阶乘矩H′(1)、二阶阶乘矩H″(1)和三阶阶乘矩H″′(1)，确定一个初级事件探测中子重数的前三阶阶乘矩，所述一个初级事件探测中子重数的前三阶阶乘矩为单次源事件探测重数的前一阶阶乘矩d′(1)、二阶阶乘矩d″(1)和三阶阶乘矩d″′(1)：d′(1)＝H′(1)e′(1)＝ε(1+κ)H′(1)d″(1)＝H″(1)(e′(1))2+H′(1)e″(1)＝ε2(1+κ)2H″(1)+2εκH′(1)d″′(1)＝H″′(1)(e′(1))3+3H″(1)e″(1)e′(1)+H′(1)e″′(1)＝ε3(1+κ)3H″′(1)+6ε2κ(1+κ)H″(1)其中，e′(1)表示每一个样品发射中子产生信号数的一阶阶乘矩，e″(1)表示每一个样品发射中子产生信号数的二阶阶乘矩，e″′(1)表示每一个样品发射中子产生信号数的三阶阶乘矩，ε表示探测效率，κ表示散射串扰率，所述源事件为自发裂变和(α，n)反应；根据所述样品发射中子重数的前一阶阶乘矩H′(1)、二阶阶乘矩H″(1)、三阶阶乘矩H″′(1)和所述初级事件探测中子重数的前三阶阶乘矩确定真符合重数的总体矩，所述真符合重数的总体矩为：其中，f(t)表示探测的中子信号时间分布，f(s)也表示探测的中子信号时间分布，s表示时间，fd表示双重计数率的门宽因子，ft表示三重计数率的门宽因子，PD为短延时，t为自触发信号后的时刻，G为符合计数门宽。可选的，所述根据所述前景重数分布、所述背景重数分布和所述真符合重数分布确定真符合重数的样品矩，具体包括：获取总触发率S＝(F+Fα)d′(1)+Sbkg＝(F+Fα)ε(1+κ)H′(1)+Sbkg；根据所述前景重数分布获取前景重数的阶乘矩，所述前景重数的阶乘矩fk为：其中，F为自发裂变率，Fα为所述(α，n)反应的裂变率，bk为本底中子触发重数，即偶然符合重数，gk表示源事件中子触发重数，j表示代数值，k表示代数值，取值为1和2，r表示真符合重数，Sbkg表示本底中子的触发率；根据所述总触发率和所述所述前景重数的阶乘矩确定真符合重数的样品矩，所述真符合重数的样品矩为：可选的，所述根据所述总体矩和所述样品矩确定总中子计数率、二重符合中子计数率和三重符合计数率，具体包括：令所述总体矩等于所述样品矩，得到总中子计数率S、二重符合中子计数率D和三重符合计数率T分别为：S＝Fε(1+κ)νsf,1(1+α)M可选的，所述根据所述总中子计数率、所述二重符合中子计数率和所述三重符合计数率求解所述自发裂变率、所述样品增殖系数和所述比例系数，具体包括：利用所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密闭容器核材料质量的计算方法，其特征在于，所述测量方法包括：获取液体闪烁体探测器探测到中子数的中子脉冲时间序列；利用前景计数器对所述中子脉冲时间序列进行前景重数计数，得到前景重数分布，所述前景重数分布包含与触发中子信号相关的中子信号的计数和与所述触发中子信号无关的中子信号的计数；利用背景计数器对所述中子脉冲时间序列进行背景重数计数，得到背景重数分布，所述背景重数分布仅包含与所述触发中子信号无关的中子信号的计数；根据所述前景重数分布和所述背景重数分布确定真符合重数分布，所述真符合重数分布仅包含与触发中子信号相关的中子信号的计数；根据样品参数和所述真符合重数分布确定真符合重数的总体矩，所述总体矩为所述样品参数与所述真符合重数分布之间的函数关系，所述样品参数包括自发裂变率、样品增殖系数和(α，n)反应中子数与自发裂变中子数的比例系数，所述(α，n)反应为重原子核α衰变产生的α粒子碰撞轻原子核发生的反应；根据所述前景重数分布、所述背景重数分布和所述真符合重数分布确定真符合重数的样品矩，所述样品矩为对所述中子脉冲时间序列的计数与所述所述真符合重数分布之间的函数关系；根据所述总体矩和所述样品矩确定总中子计数率、二重符合中子计数率和三重符合计数率；根据所述总中子计数率、所述二重符合中子计数率和所述三重符合计数率求解所述自发裂变率、所述样品增殖系数和所述比例系数；根据所述自发裂变率和核材料每秒的自发裂变次数计算核材料的质量。...

【技术特征摘要】
1.一种密闭容器核材料质量的计算方法，其特征在于，所述测量方法包括：获取液体闪烁体探测器探测到中子数的中子脉冲时间序列；利用前景计数器对所述中子脉冲时间序列进行前景重数计数，得到前景重数分布，所述前景重数分布包含与触发中子信号相关的中子信号的计数和与所述触发中子信号无关的中子信号的计数；利用背景计数器对所述中子脉冲时间序列进行背景重数计数，得到背景重数分布，所述背景重数分布仅包含与所述触发中子信号无关的中子信号的计数；根据所述前景重数分布和所述背景重数分布确定真符合重数分布，所述真符合重数分布仅包含与触发中子信号相关的中子信号的计数；根据样品参数和所述真符合重数分布确定真符合重数的总体矩，所述总体矩为所述样品参数与所述真符合重数分布之间的函数关系，所述样品参数包括自发裂变率、样品增殖系数和(α，n)反应中子数与自发裂变中子数的比例系数，所述(α，n)反应为重原子核α衰变产生的α粒子碰撞轻原子核发生的反应；根据所述前景重数分布、所述背景重数分布和所述真符合重数分布确定真符合重数的样品矩，所述样品矩为对所述中子脉冲时间序列的计数与所述所述真符合重数分布之间的函数关系；根据所述总体矩和所述样品矩确定总中子计数率、二重符合中子计数率和三重符合计数率；根据所述总中子计数率、所述二重符合中子计数率和所述三重符合计数率求解所述自发裂变率、所述样品增殖系数和所述比例系数；根据所述自发裂变率和核材料每秒的自发裂变次数计算核材料的质量。2.根据权利要求1所述的密闭容器核材料质量的计算方法，其特征在于，所述利用前景计数器对所述中子脉冲时间序列进行前景重数计数，得到前景重数分布，具体包括：获取前景时间内所述中子脉冲时间序列中中子信号个数，记为前景重数，所述前景重数对应一前景计数器，所述前景时间为自触发信号后时刻t+短延时PD至所述时刻t+所述短延时PD+符合计数门宽G的时间段；每次计数结束所述前景重数对应的前景计数器的计数加1，得到前景计数器组；根据所述前景计数器组中前景重数的分布规律，确定前景重数分布。3.根据权利要求2所述的密闭容器核材料质量的计算方法，其特征在于，所述利用背景计数器对所述中子脉冲时间序列进行背景重数计数，得到背景重数分布，具体包括：获取背景时间内所述中子脉冲时间序列中中子信号个数，记为背景重数，所述背景重数对应一背景计数器，所述背景时间为自触发信号后时刻t+长延时LD至所述时刻t+所述长延时LD+所述符合计数门宽G的时间段，所述长延时LD大于所述短延时PD+所述符合计数门宽G；每次计数结束所述背景重数对应的背景计数器的计数加1，得到背景计数器组；根据所述背景计数器组中背景重数的分布规律，确定背景重数分布。4.根据权利要求1所述的密闭容器核材料质量的计算方法，其特征在于，所述根据样品参数和所述真符合重数分布确定真符合重数的总体矩，具体包括：根据所述前景重数分布和所述背景重数分布确定样品发射中子重数的前一阶阶乘矩H′(1)、二阶阶乘矩H″(1)和三阶阶乘矩H″′(1)：其中，M是增殖系数，α是(α，n)反应中子数与自发裂变中子数的比例系数，vsf,1自发裂变重数的一阶阶乘矩，vsf,2自发裂变重数的二阶阶乘矩，vsf,3自发裂变重数的三阶阶乘矩，vi1诱发裂变重数的一阶阶乘矩，vi2诱发裂变重数的二阶阶乘矩，vi3诱发裂变重数的三阶阶乘矩；根据所述样品发射中子重数与所述样品发射中子重数的前一阶阶乘矩H′(1)、二阶阶乘矩H″(1)和三阶阶乘矩H″′(1)，确定一个初级事件探测中子重数的前三阶阶乘矩，所述一个初级事件探测中子重数的前三阶阶乘矩为单次源事件探测重数的前一阶阶乘矩d′(1)、二阶阶乘矩d″(1)和三阶阶乘矩d″′(1)：d′(1)＝H′(1)e′(1)＝ε(1+κ)H′(1)d″(1)＝H″(1)(e′(1))2+H′(1)e″(1)＝ε2(1+κ)2H″(1)+2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全虎，黎素芬，侯素霞，庄琳，林洪涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61