無源符合中子計數器探測效率與泄漏增殖系數的模擬計算

初泉麗，李多宏，陸宏，鮑家斌，張天寶，田川，胡洪濤，楊麗芳

（國家核安保技術中心，北京 102401）

無源符合中子法是通過探測自發裂變發射的中子而不是外部質詢源誘發的中子，來確定被測源項中自發裂變钚質量，符合中子是單個事件中同時發射的兩個或多個中子，符合中子法是非破壞性分析法的1種，它有2種方式：無源符合中子法測含钚材料和有源符合中子法測含鈾材料，在利用符合中子計數法進行钚含量估算時，需要事先對關鍵參數（如探測效率和增殖泄漏因子等）開展全面深入研究和計算，準備好關鍵參數，然后根據探測到的符合中子計數，利用相關公式計算得到钚含量。國內于淼等人利用三維蒙卡程序研究設備外探測響應計數和探測效率［1］。李多宏等人對AWCC的探測效率用252Cf做過測量，與出廠值一致［2］。陸宏等人也對AWCC的軸向和徑向探測效率做過驗證［3］，劉功發等人利用MCNP/3A程序計算出泄漏增殖系數［4］。本文通過MATLAB產生3He管探測器AWCC的MCNP輸入文件，實現相同結構、不同尺寸的AWCC中子計數器的蒙卡模擬，進行探測器效率、中子與3He反應率以及測定含钚廢料時泄漏增殖系數M的計算。

1 研究方法

AWCC中子計數器由42根3He管探測器、聚乙烯慢化體和鎘內襯等結構組成，如圖1所示，能夠實現含鈾或含钚樣本的測量。

圖1 AWCC中子計數器結構示意圖Fig.1 Structure diagram of AWCC neutron counter

AWCC中子計數器為一個直徑47.8 cm、高約70 cm的筒體。計數器的中央位置為測量腔室，高20.6 cm，用以放置待測樣本；在測量腔室的兩側，設置有一圈鎳反射層；……