熱中子參考輻射裝置參數的實驗測量

楊竣凱 王平全 張 輝 張 健

（中國計量科學研究院 北京 100029）

熱中子參考輻射裝置是中子計量和中子物理研究的重要設備［1］。熱中子參考輻射是ISO 8529推薦的中子參考輻射之一［2］，不僅用于校準熱中子測量儀器和中子個人劑量計，同時也是熱中子注量率基/標準運行必要的基礎條件。通常情況下，熱中子可通過石墨、重水和聚乙烯等材料慢化能量較高的中子獲得［3?4］。目前，國際上除美國NIST（National Institute of Standards and Technology）使用核反應堆，英國NPL（National Physical Laboratory）和法國IRSN （Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety）利用加速器中子源形成熱中子參考輻射場外［5］，其他國家計量院均使用放射性核素中子源（表1）。為恢復熱中子注量率國家基準，滿足對熱中子注量量傳的需要，中國計量科學研究院（以下簡稱計量院）新建了一套由241Am-Be 中子源和石墨及重水慢化體組成的熱中子參考輻射裝置，該裝置形成兩個輻射場，內場具有較高的中子注量率，外場熱中子占比和均勻區均高于世界其他同類裝置。

表1 世界各個國家熱中子參考輻射場基本參數Table 1 Basic parameters of thermal neutron reference radiation field in various countries in the world

1 裝置結構

裝置設置有兩個方向相反的熱中子參考輻射場，分別為內場和外場。整體結構如圖1（a）所示，主要由中子源、慢化體、反射腔以及屏蔽體組成。整個裝置長3.2 m、寬2.3 m、高2.2 m，12枚241Am-Be中子源鑲嵌在一塊10 cm 厚的石墨板上，垂直放置在裝置中間，根據每枚中子源的源強，中子源布局如圖1（b）所示，每一枚中子源外面包有1 cm 鉛用以屏蔽241Am 衰 變 產 生（59.5 keV）和 與9Be（α，n）12C（4.438 MeV）產生的γ 射線［4］，同時對241Am-Be 中子源發射的快中子具有一定慢化作用［6?7］。241Am-Be中子源的源強由計量院的中子源強度基準裝置測量，測量結果如表2 所示。……