[发明专利]一种基于可逆比热容法测量核反应堆中子通量密度的方法

摘要

本发明公开了一种基于可逆比热容法测量核反应堆中子通量密度的方法，通过测量可逆比热容来实现对中子通量密度的测量，将选用的含硼晶体材料在已知中子通量密度的反应堆辐照不同中子通量，建立中子辐照通量和可逆比热容改变量之间的依赖关系。利用这种依赖关系测量未知堆中子通量密度。将已知中子辐照通量和可逆比热容改变量之间依赖关系的含硼晶体材料称为中子通量密度探测器。本发明能有效解决高通量核反应堆中子通量密度难以测量的世界难题。而且操作简单、速度快、测量的效率高，能够在探测器受辐照后与核反应堆完全分离的情况下测量和读取中子通量密度的数据。

主权项

1.一种基于可逆比热容法测量核反应堆中子通量密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将含硼晶体材料分为两部分，一部分作为刻度探测器的样品使用，剩下部分作为探测器的样品使用；步骤2、将刻度探测器样品分为n份，n≥4，每份100mg，分别用铝薄膜包裹，得到n份刻度样品包；步骤3、将步骤2的n份刻度样品包，分别放入中子通量密度恒定的热中子核反应堆中分别辐照t_n小时，且使相邻两个时间段长短成等差数列，得到n份受到不同辐照通量的样品包；步骤4、分别对n份刻度样品包用调制差示扫描量热法测量其对应可逆比热容c_pi；步骤5、将各刻度探测器样品包的可逆比热容c_pi列成表，表中各栏的意义是：将含硼晶体样品在中子通量密度一定的核反应堆中辐照t₁、t₂、……,t_n时间段后制成n个受到不同辐照通量的样品包1、样品包2、……,样品包n；表中第一行的样品包1、样品包2、……，样品包n是不同辐照通量样品包编号，其下面竖行各值是不同辐照通量样品包在不同温度时的比热容值；样品包2‑1、样品包3‑1、……，样品包n‑1下面竖行各值是受辐照t₂、……，t_n时间段后样品的比热容减去受辐照t₁样品的比热容值差，相当于样品在原来受辐照t₁时间段的基础上再辐照△t、△t×2、……，△t×(n‑1)时间段后比热容的增大量；下面竖行最后各值为每一竖行的增大量在‑50℃～400℃之间的各温度点读数相加得到总和栏，读数为依次为N₁、N₂、……，N_n；步骤6、列出刻度探测器各样品包中子辐照通量增量与相应比热容增量总和的比例式：样品包2‑1 Φ×△t×3600s＝kN₁      (1)样品包3‑1 Φ×2×△t×3600s＝kN₂   (2)样品包4‑1 Φ×3×△t×3600s＝kN₃        (3)……样品包n‑1 Φ×(n‑1)×△t×3600s＝kN_n‑1  (n‑1)一般关系式为其中，k为比例系数，Φ代表刻度探测器时核反应堆有确定值的中子通量密度，代表未知堆的中子通量密度；关系式(1)与(n)两边相除得(n+1)式变形后得将关系式(2)与(n)两边相除,同理可得将关系式(3)与(n)两边相除,同理可得关系式(n+2)、(n+3)、(n+4),……,(2n)是建立起来的含硼晶体材料受中子辐照通量与比热容改变量总和的依赖关系，即完成了探测器的刻度；然后根据测量精度的不同需求测量未知堆中子通量密度；步骤7、把样品在未知中子通量密度的反应堆辐照时间t后，用MDSC 法测量出比热容改变量值求和得出△C,利用步骤6所述的依赖关系算出未知堆中子通量密度。