[发明专利]二元慢化型高能中子剂量仪

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种对核技术应用的高能中子剂量的测量装置。

(二)背景技术

国内现行如BH3105为代表的中子周围剂量当量(H^*(10))率仪是用单慢化球 单热中子灵敏的计数器作探头，该类型的中子能量在10^-6-1MeV范围内时，测得 周围剂量当量(H^*(10))被高估了，最大可高估有6倍；而中子能量小于10^-6MeV 和6-10MeV之间的测得H^*(10)被高估了，最大可高估不到六分之一，中子能量大 于10MeV时，高估更加严重。用于测量高能中子的改进型BH3105D中子剂量仪能 量上限扩宽到100MeV，重量可达20多公斤，且它们的H^*(10)的能量响应同样是 不尽人意。

采用多计数器测量如法国生产的Dineutron型H^*(10)测量仪已投入市场， 重量约3公斤，由于能量响应得到一定的改善，取得了一定的市场占有率。它是 采用两个大小不同直径的慢化探头组合，实现了一次采样一次给出结果的测量过 程，它是利用两个探头响应差异进行估算，使中子能量响应有所改善，中子能量 在热中子-10MeV范围的H^*(10)能量响应可以缩小在0.4-2之间，但存在明显的 角响应问题。基于多探测技术的基础研究将向两方面深化，其一是用不同类型探 测器的中子剂量仪表进行研究，如用TEPC和³He计数器的组合剂量分析，研究 的结果表明，中子能量在热中子-10MeV范围的能量响应可进一步缩小到0.7-1.4 之间。其二是单球多元计数区能谱型研究，即在一个球内安装了多个探测器或多 个类型探测器，把球分成多元或多个计数区，通过研究各计数区的响应与能量之 间的关系，可利用“少道”解谱求得中子能谱，从而得到较为理想的H^*(10)，当 中子能量拓宽到20MeV时的能量响应也可以达到0.7-1.4之间；与前者相比，后 者可以实现一次采样一次给出结果的测量技术，显而易见的优势是后者，但后者 的数据获取与处理系统较为复杂，可携性较差。

我国在中子剂量测量的基础研究已有一些成果，但也存在着不足之处。表现 在：(1)用单球单计数测量高能中子时存在能量响应问题；(2)多球谱仪可较好地 分析所需要的防护量，但使用不便；(3)单球二元或多元计数区中子能谱型设计 能较好地分析中子能量小于20MeV的防护量，但分析高能中子存在缺陷。

中国专利公开号为：CN2124498、CN101256241、CN1981211以及CN201047875 的专利申请文件中；核电子学与探测技术，1991，(04)中刊登的“镉吸收层球形 中子剂量仪能响研究”；核动力工程，2008，(03)中刊登的“宽能区中子雷姆仪 结构研究”等公开出版物中所公开报道的技术方案，均属于测量中子注量或剂量 大小，在设计上均采用了慢化体和中子计数器，有些添加了一些金属补偿。但是 他们属于单慢化体和单计数器(探测器)或单慢化体和多计数器未加金属层的设 计测量方式，与本发明申请采用单慢化体和多计数器的设计结构有明显的差异。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种使用方便、重量轻、角响应好和能量响应得到改 善的二元慢化型高能中子剂量仪。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的二元慢化型中子剂量仪的组成包括：一个慢化球体1，在慢化球体 内安置探测器，探测器分成中心计数区2和外围计数区3两个探测器计数单元， 中心计数区安置一个探测器，外围计数区按照等立体角方法把多个探测器安置在 慢化球体内某一半径的球面上。

本发明的二元慢化型中子剂量仪的组成还可以包括：

1、在两个单元之间添加一层重金属层4，所述的重金属是对高能中子具有 较高的(n，2n)核反应截面的金属，是铅、铜、钨、钽、金或铂中的一种。

2、所述的重金属层4的厚度在0.2-1.5cm之间，优先考虑形状是球壳状。

3、所述的重金属优先考虑铅材料。

4、所述的慢化球体1是由含丰富的氢材料加工而成，对中子有较好的慢化 效果，所述的含丰富的氢材料是聚乙烯材料。