[发明专利]一种多慢化体中子谱仪轻量化设计方法及系统

说明书

本发明公开了一种多慢化体中子谱仪轻量化设计方法及系统，方法包括：S101、获得理论中子能谱；S102、建立多球中子谱仪的蒙特卡洛理论模型；S103、按照一定能量间隔，计算多球中子谱仪的响应函数，并绘制相应函数曲线；S104、将所述多球中子谱仪的响应函数的能量间隔与所述理论中子能谱的能量间隔调整为一致。本发明能够定量确定改变多球谱仪质量后该谱仪测量不确定度的变化，能够大幅减小多球谱仪质量和尺寸，以改善其便携性，降低运输成本，能够根据多球谱仪适用的不同场合对其进行特异性轻量化改造，使其适应不同的测量需求。

技术领域

本发明涉及多慢化体中子谱仪设计领域，具体涉及一种多慢化体中子谱仪轻量化设计方法及系统。

背景技术

混合场中子能谱信息是核装置设计验证、中子屏蔽材料测试评价、抗辐射加固中子辐射效应研究等领域关注的为分量。多球是多慢化体中子谱仪的代表，因此以多球谱仪为例进行叙述。

目前，在现场中子能谱测量领域，多球中子谱仪占据了重要地位。这是由于多球中子谱仪具有各向同性、对γ射线不灵敏、结构简单、操作方便以及稳定性好等优点。但是多球谱仪也有明显的缺点。由于多球谱仪主要依靠不同厚度聚乙烯改变探测器对不同能量中子的响应，再利用反卷积解谱算法反卷中子能谱。一套聚乙烯球直径从2.5英寸直至12英寸，加上裸球共10个球，电子学和外加谱仪外箱后总质量约为35～40kg，便携程度较低。在某些限制谱仪质量的特殊场合，例如进行空间中子能谱测量时，需要把中子多球谱仪发射至太空进行测量，如果谱仪质量太大则发射成本较高，因此如何在保证多球谱仪测量不确定度的条件下，尽量减轻多球谱仪质量，是本发明需要解决的主要问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多慢化体中子谱仪轻量化设计方法及系统，能够定量确定改变多球谱仪质量后该谱仪测量不确定度的变化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多慢化体中子谱仪轻量化设计方法，包括：

(1)获得理论中子能谱；

(2)建立多球中子谱仪的蒙特卡洛理论模型；

(3)按照一定能量间隔，计算多球中子谱仪的响应函数，并绘制相应函数曲线，所述响应函数是指所述多球中子谱仪中不同大小的聚乙烯球探测器的中子注量随中子能量的变化曲线；

(4)将所述多球中子谱仪的响应函数的能量间隔与所述理论中子能谱的能量间隔调整为一致；

(5)将所述多球中子谱仪的响应函数与所述理论中子能谱相乘，获得所述多球中子谱仪中每个聚乙烯球探测器的理论计数；

(6)将所述多球中子谱仪中每个聚乙烯球探测器的理论计数输入中子能谱解谱程序，得到完整谱仪中子能谱；

(7)根据待测对象对中子能量测量范围的要求，去掉所述多球中子谱仪中某个或某几个聚乙烯球探测器的理论计数和对应的响应函数；

(8)将所述多球中子谱仪中剩余的理论计数输入所述中子能谱解谱程序，得到轻量化谱仪中子能谱；

(9)将所述完整谱仪中子能谱和所述轻量化谱仪中子能谱与所述理论中子能谱进行对比分析，判断所述轻量化谱仪中子能谱的结果是否符合所述要求；

(10)若不符合要求，则重复上述步骤(7)-(9)，直到结果符合测量所述要求。

进一步，如上所述的方法，步骤(1)中，通过模拟计算或经验方法获得理论中子能谱。

进一步，如上所述的方法，所述响应函数包括裸球、2.5英寸、3英寸、3.5英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、10英寸和12英寸。