一种中子多重性测量装置3He计数管适配方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及核辐射探测领域，尤其是涉及到一种中子多重性测量装置3He计数管适配方法。本发明专利技术要解决的技术问题为：提供一种中子多重性测量装置3He计数管适配方法，在满足测量腔尺寸需求和探测效率的前提下，提供一种确定3He计数管长度、数量、间隔距离和布局方式的启发式适配方法，最小化计数管的使用总量。最小化计数管的使用总量。最小化计数管的使用总量。

【技术实现步骤摘要】
一种中子多重性测量装置3He计数管适配方法


[0001]本专利技术涉及核辐射探测领域，尤其是涉及到一种中子多重性测量装置3He计数管适配方法。
技术背景
[0002]随着核工业的发展，世界范围内的铀、钚材料越来越多，防止核扩散已经成为当今国际社会普遍关注的问题。由于铀、钚材料都可以产生裂变中子，因此，利用中子探测技术并结合同位素丰度对它们进行非破坏性分析，是核保障领域最常用的手段。在我国，对核设施中铀、钚物料的检测以及长期运行和退役过程中产生的大量放射性固体废物的分类、处理，逐渐成为一项艰巨的任务。核辐射探测技术的发展，中子测量技术成为了核辐射探测技术的领域非破坏性分析技术中的重要手段，在核保障领域，特别是核材料衡算方面具有重要的意义。
[0003]中子具有穿透力较强，且不容易被屏蔽的特点，在面向中、高密度、大体积样块分析时，成为了唯一可行快速的且能够满足探测技术，同时在中低放固体放射性废物的分类检测中也具有广阔的应用前景。在以上相关领域U/Pu物料的精确定量分析中，包括在常规样品分析、库房盘存、U/Pu生产线闭合衡算等方面，该技术都发挥着积极的作用。
[0004]中子多重性测量技术是一种通过测量核材料裂变中子的多重性分布,以实现对核材料进行准确定量分析的快速NDA技术，测量过程中无需进行标样刻度，从而避免了标样使用可能对测量结果带来的影响。裂变中子在时间上具有相关性，一次裂变事件释放的中子数目具有一定的几率分布，即多重性分布。该方法可以区分裂变中子与非裂变中子，最大限度降低非裂变中子的干扰和基体材料对测量的影响，中子多重性测量可以用下列方程表示：
[0005]Singles＝Fεν
sf,1
(1+α)M
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0006][0007][0008]式中Singles、Doubles和Triples分别为一重、二重、三重计数率，ν
sf,1
、ν
sf,2
和ν
sf,3
分别是自发裂变发射中子数分布的一二三阶阶乘矩，ν
i1
、ν
i2
、和ν
i3
分别是诱发裂变发射中子数分布的一二三阶阶乘矩，ε是探测器的中子探测效率，f
d
、f
t
分别是探测器二重三重符合门因子，M为增殖系数，α为中子数与自发裂变中子数的比值，F为自发裂变中子时的平均反应率。
[0009]为了将使中子多重性测量技术能够满足不同测量对象的实际需要,需要根据拟测量对象的体积，探测效率要求对中子多重性测量装置进行设计，在中子多重性测量装置满足相同或类似的主体结构、电子学系统、测量腔时，影响到探测效率的主要就是探测组件中3He计数管的选择，其中重要的因素包括3He的长度、数量、间隔距离和布局方式，以上因素的不同组合方式将直接影响到探测效率。其中3He计数管的长度和数量与探测效率存在正相关性，3He计数管的间距和布局方式，即，然后利用MCNPX进行模拟仿真，得到被探测到的中子数，验证探测效率是否能够得到满足，并根据验证结果确定3He计数管的适配方案。因此需要一种不同测量腔中子多重性测量装置的3He计数管适配方法，能够满足快速适配的需要。

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题为：提供一种中子多重性测量装置3He计数管适配方法，在满足测量腔尺寸需求和探测效率的前提下，确定3He计数管长度、数量、间隔距离和布局方式，最小化计数管的使用总量。
[0011]现将本专利技术构思及技术方案叙述如下：
[0012]第一步：确定测量腔的大小和中子探测效率ε的要求，确定计数管的使用总量最小的目标函数和约束条件函数；
[0013]第二步：根据测量腔的直径，确定3He计数管的数量范围；
[0014]第三步：根据测量腔的高度，确定3He计数管长度的取值范围；
[0015]第四步：确定3He计数管可选择布局方式；
[0016]第五步：确定3He计数管间距的取值范围；
[0017]第六步：以3He计数管长度、数量、间距和布局方式组合作为种群个体，以3He使用量作为适应度函数，选择个体的编码和解码方式、种群规模、迭代次数、选择因子、交叉因子、变异因子，再通过MCNP模拟判断每个个体的探测效率是否满足要求，删除不满足约束条件要求的个体，并按照一定规则补充个体，重复计算直到满足方法结束的条件；
[0018]第七步：输出满足探测效率ε的要求，且3He使用量最少的方案，作为该测量测量腔的大小下3He计数管适配方法。
[0019]具体实施步骤如下：
[0020]步骤S1，确定测量腔的大小需求φA
×
B，其中A为测量腔的直径，B为测量腔的高度，确定探测效率δ
ε
的需求值；
[0021]步骤S2，建立3He计数管适配方法的目标函数和约束条件函数，
[0022][0023]其中，L为3He计数管的长度，N为3He计数管的数量，ε为通过MCNP仿真计算的探测效率值，d
i
为确定的计数管间距的取值，j为布局方法对应的圈层数；
[0024]步骤S3：根据测量腔的直径，确定3He计数管的数量范围为[N
l
，N
h
]，其中，N
l
为计数
管数量的下限N
h
为计数管数量的上限N
i
为每次计数管数量的取值；
[0025]步骤S4，根据测量腔的大小，先确定3He计数管长度的取值范围为[L
l
，L
h
]，其中，L
l
为计数管长度的下限，且L
l
＝0.75B，L
h
为计数管长度的上限，且L
h
＝1.25B，L
i
为每次的计数管长度取值；
[0026]步骤S5，确定可选的布局方法的集合{p
1,...j
}；
[0027]步骤S6,根据3He计数管直径，先确定3He计数管间距的取值范围为[d
l
，d
h
]，其中，d
l
为计数管间距的下限，取d
l
＝1，d
h
为计数管间距的上限取d
h
＝1.6A，d
i
为每次的计数管间距取值；
[0028]步骤S7，生成初始种群，初始种群的规模大小为pop_size迭代次数为T，初始种群P(t)＝＜p
j
,N
i
,L
i
,d
i
>,t＝0，对个体中存在基因缺失的个体进行基因补偿；
[0029]步骤S8，根据目标函数对个体的适应度函数f(x)＝min L
×
N进行计算；
[0030]步骤S9，把本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中子多重性测量装置3He计数管适配方法，其特征在于包括以下步骤:步骤S1，确定测量腔的大小需求φA
×
B，其中A为测量腔的直径，B为测量腔的高度，确定探测效率δ
ε
的需求值；步骤S2，建立3He计数管适配方法的目标函数和约束条件函数，min L
×
N其中，L为3He计数管的长度，N为3He计数管的数量，ε为通过MCNP仿真计算的探测效率值，d
i
为确定的计数管间距的取值，j为布局方法对应的圈层数；步骤S3：根据测量腔的直径，确定3He计数管的数量范围为[N
l
，N
h
]，其中，N
l
为计数管数量的下限N
h
为计数管数量的上限N
i
为每次计数管数量的取值；步骤S4，根据测量腔的大小，先确定3He计数管长度的取值范围为[L
l
，L
h
]，其中，L
l
为计数管长度的下限，且L
l
＝0.75B，L
h
为计数管长度的上限，且L
h
＝1.25B，L
i
为每次的计数管长度取值；步骤S5，确定可选的布局方法的集合{p
1,...j
}；步骤S6,根据3He计数管直径，先确定3He计数管间距的取值范围为[d
l
，d
h
]，其中，d
l
为计数管间距的下限，取d
l
＝1，d
h
为计数管间距的上限取d
h
＝1.6A，d
i
为每次的计数管间距取值；步骤S7，生成初始种群，初始种群的规模大小为pop_size迭代次数为T，初始种群P(t)＝<p
j
,N
i
,L
i
,d
i
>,t＝0，对个体中存在基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎素芬，蔡幸福，霍勇刚，张全虎，李凯乐，
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：