硅單晶輻照中子注量測量的反應截面影響研究

王云波 操節寶 吳清麗 陳 浩 李延鵬 鄒 鵬 劉 榮 唐錫定 鄧才玉 王萬金

（中國核動力研究設計院 成都 610005）

反應堆進行硅單晶中子嬗變摻雜時，為了精確控制產生雜質31P的濃度，通常會采用活化法或自給能中子探測器對中子注量進行測量或監測［1?9］，以確保硅體輻照熱中子注量準確達到目標值。其中，活化法具有探測器體積小、靈活性高、對中子場干擾小、抗γ射線干擾等優點，是一種普遍使用的測量方法，并且通常會采用一種活化探測器（如Au、Co 和Zr 等）進行測量［1?8］。但探測器目標核素與硅靶核30Si 的俘獲反應截面曲線形狀存在或大或小的差異，導致活化法測量值與實際值會存在一定偏差，尤其當超熱中子對30Si 反應率貢獻越大時。其中，Zr目標核素24Zr與30Si的截面形狀最為近似，但該探測器熱中子反應截面很小，遠遠小于其他探測器，甚至小于30Si 的截面，且截面和同位素豐度不確定度也較大。目前，僅有韓國的先進高通量中子應用堆在使用［7?8］。因此，為使活化法準確確定與硅單晶目標反應率對應的輻照熱中子注量率，需有效抑制反應截面差異引入的測量影響。

本文選用多種活化探測器在岷江實驗堆（Minjiang Test Reactor，MJTR）上進行實驗，以確定不同反應截面差異的探測器對測量值的影響。為減小測量值偏差，基于Stoughton-Halperin 約定關系和兩種活化探測器的組合方式，確立了二元一次方程組求解法，并根據共振積分和0.025 3 eV 熱中子反應截面的比值差異，形成了多組探測器組合，比較并分析了通過該方法得到的實驗結果。……