[实用新型]一种宽能谱中子剂量率监测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及核安全监测技术领域，具体涉及一种中子剂量率监测器。

背景技术

A-B型中子“雷姆”计数器由三氟化硼(BF₃)正比计数管，以及包裹于BF₃正比计数管之外的内慢化体、吸收体和外慢化体构成，具有抗强电磁干扰、耐γ场等优点，已广泛应用于国内外各种加速器以及核反应堆中，用于中子剂量率的监测。目前的A-B型中子“雷姆”计数器普遍存在角响应小，适用能区范围窄等缺点。尤其在各向同性的高能加速器辐射场中，传统探测器能量响应具有很强的角度依赖性；并且当中子能量大于20MeV时，普通A-B型中子“雷姆”计数器的慢化作用，不足以使较高能量的中子慢化到被BF3正比计数管记录下来。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种空间响应范围广，能量响应范围大的宽能谱中子剂量率监测器。

本实用新型宽能谱中子剂量率监测器包括球形3He正比计数管，以及由内而外依次逐层包裹正比计数管的内慢化体、吸收体、重金属慢化体和外慢化体，各包裹层均为球形结构。

作为优化，内慢化体和外慢化体均采用含氢材料制作，例如聚乙烯、石墨、石蜡、液氢、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氨酯泡沫等材料。吸收体由含硼或镉的材料制作，例如含硼聚乙烯、含硼橡胶、含镉聚乙烯或含镉橡胶材料。重金属慢化体由铅或钨材料制作。

本实用新型的核心部件3He正比计数管及其外的多层包裹结构均采用球形结构，改善了中子剂量率监测器的角响应性能，可提高探测效率。另外，由于在原有的A-B雷姆计数器中增加一定厚度的重金属慢化体，可以极大地拓宽本装置的能量响应范围。例如，当重金属慢化体为铅层时，能量较低的中子通过铅层时，与铅核发生弹性散射，不损失能量，也就是说，这层铅对低能中子几乎是“透明”的，因此，它的存在不会影响对低能中子原有的能量响应；当较高能量的中子通过铅层时，与铅核作用发生非弹性散射，而将一部分能量传递给铅核，从而使高能中子慢化到能被正比计数管记录下来。

作为优化，各包裹层的厚度为，内慢化体0.5cm～4cm；吸收体0.1cm～2cm；重金属慢化体0.1cm～2cm；外慢化体2cm～15cm。

作为优化，吸收体上均匀设有孔洞。作为进一步优化，每个孔洞的面积为0.9～1平方厘米，所有孔洞面积之和为吸收体表面积的30％～40％。

本实用新型针对高能加速器脉冲辐射场的特点，在原有A-B中子“雷姆”计数器的基础上，针对其存在的严重缺陷，采用球形3He正比计数管及包裹其外的多层球形结构，并增加了铅或者钨的重金属慢化体层，设计出角响应更大、能区更宽的宽能谱中子剂量率监测器。本实用新型适用范围广，可应用于国内外各种类型的高能加速器，填补了在线测量高能中子剂量率的空白，提高了我国在该技术领域的科研与技术应用水平，为我国核安全监测领域提供了宽能谱的中子剂量率监测手段。

附图说明

图1是本实用新型实施例剖面结构示意图；

图2是本实用新型能量响应曲线示意图。

图中标号所表示的部件或部位为，1-3He正比球形计数管；2-慢化体；3-吸收体；4-重金属慢化体；5-外慢化体；6-实施例一的能量响应曲线；7-标准曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型采用球型正比计数管及结构，以实现4π方向测量。3He正比球形计数管1以外依次包裹有均为球形结构的内慢化体2、吸收体3、重金属慢化体4和外慢化体5。

图2所示为本实用新型实施例一的能量响应曲线6与国际辐射防护委员会给出的标准曲线7的对比。图中横坐标表示的是入射中子的能量(GeV)，纵坐标表示的是单位入射中子对应的注量。

本实用新型包裹3He正比球形计数管各层次的厚度和所用材料的最佳实施方式为：1.9cm厚以聚乙烯材料制作的内慢化体；0.6cm厚以含硼橡胶材料制作的吸收体；0.6cm厚以铅材料制作的重金属慢化体和6.5cm厚以聚乙烯材料制作的外慢化体。经验证，按本实施例方法制作的中子剂量率监测器达到了最佳的能量响应范围和最佳的空间响应范围，能量响应范围为0.025eV-1.6GeV。

本实用新型包裹3He正比球形计数管各层次的厚度和所用材料的另一实施方式为：包裹3He正比球形计数管各层次的厚度和材料为，1.9cm厚以聚乙烯材料制作的内慢化体；0.6cm厚以含硼橡胶材料制作的吸收体；0.6cm厚以钨材料制作的重金属慢化体和6.5cm厚以聚乙烯材料制作的外慢化体。