基于特征γ射线的铀材料无损被动测量研究

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1、：分类号？密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于特征γ射线的铀材料无损被动测量研究硕士研究生：吴冰指导教师：宋玉收副教授学科、专业：核科学与技术论文主审人：曹欣荣教授哈尔滨工程大学２０１８年６月分类号：密级：0UDC：编号：0工学硕士学位论文基于特征γ射线的铀材料无损被动测量研究硕士研究生：吴冰指导教师：宋玉收副教授学位级别：工学硕士学科、专业：核科学与技术所在单位：核科学与技术论文提交日期：2018年6月论文答辩日期：2018年6月6日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfo

2、rtheDegreeofM.EngStudyofNon-destructiveAssayforNuclearMaterialbyGamma-rayPassiveMeasurementCandidate:WuBingSupervisor:Assoc.Prof.SongYushouAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearEngnineeringandTechnologyDateofSubmission:June,2018DateofOralExamination:June,6,2018Universit

3、y:HarbinEngineeringUniversity基于特征γ射线的铀材料无损被动测量研究摘要铀材料的无损被动测量在核安保领域大量使用，测量方法有多种，其中丰度计法基于铀材料自发衰变产生的特征射线来测量富集度，研究和使用经验丰富，是最经典的方法之一。但是丰度计法仍存在受容器厚度、探测装置的位置等影响的缺点，因此，本论文通过引入容器厚度修正因子对丰度计法进行优化，提高测量精度。主要研究内容概括如下：首先，对确定铀材料容器厚度的小角度康普顿散射法进行模拟，在分析光子与容器材料发生康普顿散射作用原理的基础上，提出全能峰185.72keV两侧康普顿坪的响应值与容器厚度的关系。利用

4、控制变量法深入探讨容器厚度、铀材料富集度和容器材料种类对响应值的影响。模拟结果表明，响应值只与容器材料自身参数相关，并随容器厚度线性变化，斜率由容器材料种类决定，并且不受铀材料富集度影响。在国家核安保技术中心对小角度康普顿散射法进行实验，针对初始能谱异常的问题采用能量刻度法解决，提高特征信息提取的准确性。实验结果与模拟结果一致。然后，对无限厚度法进行模拟，分析无限厚度法的实现原理，验证双感兴趣区算法的准确性，提出将容器厚度作为修正因子引入双感兴趣区算法，解决了测量精度受容器厚度影响大的问题。模拟结果表明，引入容器厚度修正显著提升了测量精度，尤其在测量富集度较高的样品时，结果的相对

5、误差与相对偏差均在10%内，为提高无限厚度法的实验精度提供理论支持。此外，随着容器厚度的增加，修正后的测量结果精度下降，表明容器厚度只能在一定程度上修正测量结果。最后，对丰度计法进行实验，采用HPGe探测器测量能谱，通过单样品刻度完成富集度测量，验证了容器厚度对测量结果的修正效果，并着重分析修正富集度较高的数据误差较大的产生原因，为刻度样品的选择方法提供了新思路。关键词：铀材料；无损测量；小角度康普顿散射；丰度计法；无限厚度法；HPGe探测器；蒙特卡罗模拟基于特征γ射线的铀材料无损被动测量研究ABSTRACTNon-destructiveAssaytechnologyofpass

6、ivemeasurementofuraniummaterialswaswidelyusedinthefieldofnuclearsecurity.Thereweremanymethodsofthetechnology.Theenrichmentmeterprinciple,whichreliedonthecharacteristicraygeneratedbythespontaneousdecayofuraniumtocompletetheuraniumenrichmentmeasurement,withlotsofresearchesandapplications,wasone

7、ofthemostclassicmethods.However,theenrichmentmeterprinciplestillsufferedfromthedisadvantagesofthethicknessofthecontainerandthepositionofthedetectiondevice.Therefore,thisdissertationoptimizedtheenrichmentmeterprinciplebyintroducingthecontainer