铀部件浓缩度和年龄测量技术研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国工程物理研究院或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：磊{筻垄，签字日期：矽烨年厂月：；口日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解并接受中国工程物理研究院研究生部有关保存、使用学位论文的规定，允许论文被查阅、借阅和送

2、交国家有关部门或机构，同时授权中国工程物理研究院研究生部可以将学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：奄铂诜新鹕：菩幽乏町一、尹q硎皇签字日期：弘f啦年f月如日签字日期：二厂竿年，只乃目万方数据铀部件浓缩度和年龄测量技术研究摘要核武器采用钚或高浓铀两种裂变材料，武器拆卸后对这两种材料的测量是核查技术研究的重点。国内外已对钚材料开展过全面深入的研究，当前，铀部件的测量是核查技术研究的热点与难点问题。其中，浓缩度是铀材料最基本的属性，一直是核查最

3、关注的对象之一：而浓缩铀的年龄可以给出一些历史信息，能够判断该材料是否为指定型号批次的武器，也受到越来越多的关注。通过对核材料的特征Y射线谱进行分析一直是最常用的无损分析方法。这种分析方法中，铀的浓缩度是通过234u、235U、238U三种同位素的活度比关系得到的，而铀年龄是利用子母核的活度比随时间的变化关系确定的。可见，不同核素的活度比测量是浓缩度和年龄分析的关键，而活度比的测量中最大的影响因素就是探测效率比值的确定。为了得到所需射线的探测效率比值，本论文分别采用了绝对效率法和相对效率法两种分析方法。首先采用Ge

4、ant4程序包开展了铀部件模拟，获得了相应特征射线的绝对探测效率，并结合实测能谱数据给出了浓缩度结果，与参考值符合较好。本论文着重开展了完全基于实验的相对效率分析方法研究。浓缩度测量方面主要基于PC／FRAM软件开展研究，重点对两个自带的铀分析参数“Uhienr．pst”和“Uloenr．pst”进行了细致的研究。最终给出了适用于高浓缩铀部件分析的优化参数，采用此参数分析时无需考虑本底干扰，能够较快的给出可靠的浓缩度结果。本论文还开展了铀部件年龄的测量研究。首先对U-Bi法开展了实验研究，该方法主要利用效率曲线法分

5、析获得所需的活度比信息，结合实验具体情况，分析了这种方法的优缺点。针对u．Bi法中存在相对效率拟合精度差问题，提出了相近效率法的分析思路，选用了227111和235u这对子母核，并对一4kg的高浓铀部件进行了测量，分析给出的铀年龄结果为50．5年，这与该部件的参考年龄接近。通过本论文的研究，初步解决了铀部件的浓缩度和年龄测量问题。取得的主要成果在于首次提出了一种新的浓缩铀年龄无损测量方舻27Th．235U分析方法，该方法只需对230kcV～245keV这一很窄的能段进行分析，同时分析选用的特征射线不存在天然本底干扰

6、问题，相对U．Bi法具有快速、准确的优点。关键词：军控核查，铀部件，浓缩度，年龄，相对效率，相近效率万方数据铀部件浓缩度和年龄测量技术研究AbstractPlutoniumandhi曲endcheduraniumarethemostimportantfissionmaterialsofnuclearweapon．Therefor,thesetwomaterialsaretheemphasesofattentionintheframeofarmscontrolinspectionsafterwarheaddisass

7、embly．Thedetectionmethodofplutoniumhasbeenresearchedroundlyanddeeply．Andnowitishotspotanddifficultyquestionofinspectiontechnologytomeasureuraniumassembly．Theenrichmentisabasicattributeofuraniummaterial，whichisalwaysgotattentionintheinspections．Ageofenrichedura

8、niumCanoffersomehistoryinformation，whichCallhelptoV嘶母whethertheinspectednuclearmaterialoriginatesfromtheappointednuclearweapon．Souraniumagehasbeenconcernedincreasingly．Itisacommonn