内充气正比计数管测量37Ar活度的探测效率研究

论文摘要

37Ar是地下核爆确定的、明确的指示剂,目前已经被CTBTO确定为现场视察的核查核素,37Ar核查方法是现场视察中重要的技术保障之一。中国工程物理研究院核物理与化学研究所研制了适合现场视察的37Ar探测系统——移动式37Ar快速探测系统(Movable37Ar Rapid Detection System,MARDS),该系统在核军备控制方面有重要意义。MARDS研制过程中,内充气正比计数管测量37Ar活度的探测效率是一项重要的研究内容,探测效率是MARDS系统的重要技术指标,能否提供准确可信的探测效率,是37Ar核查技术是否可行的关键因素之一。本论文通过实验研究内充气正比计数管测量37Ar活度的甄别阈效应、端效应、壁效应,给出了内充气正比计数管测量37Ar活度的探测效率。通过实验研究内充气正比计数管测量3H活度的甄别阈效应、端效应、壁效应,得到内充气正比计数管测量3H活度的探测效率。比较内充气正比计数管测量37Ar、3H活度的探测效率,发现正比计数管测量37Ar活度的探测效率不同于正比计数管测量3H活度的探测效率,二者最显著的差别是壁效应,工作气体压力为100kPa时二者的壁效应值相差了一个量级。通过理论分析和MCNP5模拟电子与X射线在正比计数管内的逃逸,得到了正比计数管测量37Ar、3H活度中壁效应的理论值,理论计算结果与实验结果基本一致,表明了正比计数管测量37Ar、3H活度的壁效应值不同,也说明了实验结果可信度高。通过3H活度比对测量和37Ar活度比对测量说明了通过甄别阈效应、端效应、壁效应修正实验测量得到的探测效率可靠。通过如上所述的一系列工作,说明了实验测量得到的正比计数管测量37Ar活度的探测效率的可信度较高,为MARDS系统提供了准确可信的技术指标,也为37Ar核查方法提供了技术支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 CTBT简介
• 37Ar与现场视察'>1.2³⁷Ar与现场视察
• 37Ar活度测量方法'>1.3³⁷Ar活度测量方法
• 1.4 本论文的意义和主要工作
• 第2章 基本原理
• 37Ar测量基本原理'>2.1³⁷Ar测量基本原理
• 2.1.1 LLC方法简介
• 37Ar活度测量装置'>2.1.2³⁷Ar活度测量装置
• 2.2 正比计数管测量原理
• 2.3 放射性气体活度绝对测量方法
• 37Ar活度测量实验'>第3章³⁷Ar活度测量实验
• 3.1 实验方法
• 3.2 坪曲线测量
• 3.3 本底测量
• 3.4 甄别阈效应测量
• 3.5 端效应测量
• 3.6 壁效应测量
• 3.7 小结
• 3H的效率'>第4章 正比计数管测量³H的效率
• 37Ar与测量³H比对的意义'>4.1 正比计数管测量³⁷Ar与测量³H比对的意义
• 4.2 实验方法
• 4.3 坪曲线测量
• 4.4 甄别阈效应测量
• 4.5 端效应测量
• 4.7 壁效应测量
• 4.8 小结
• 第5章 壁效应值的理论计算
• 5.1 理论分析的意义
• 5.2 理论分析
• 37Ar衰变数据'>5.2.1³⁷Ar衰变数据
• 5.2.2 X射线在正比计数管中的壁效应
• 5.2.3 电子在正比计数管中的壁效应
• 5.3 蒙特卡罗模拟
• 5.3.1 X射线的模拟
• 5.3.2 电子的模拟
• 37Ar测量中的壁效应'>5.3.3 内充气正比计数管在³⁷Ar测量中的壁效应
• 5.4 小结
• 3H活度比对测量'>第6章³H活度比对测量
• 6.1 比对测量的意义
• 6.2 比对测量方案
• 6.3 实验内容与结果
• 6.3.1 电子学系统调试
• 6.3.2 本底测量
• 3H活度测量'>6.3.3³H活度测量
• 6.4 结果比较
• 6.5 小结
• 37Ar活度比对测量'>第7章³⁷Ar活度比对测量
• 7.1 比对测量的意义
• 7.2 样品
• 7.3 伯尔尼大学测量方法以及结果
• 7.4 INPC测量方法和结果
• 7.5 结果比较
• 7.6 小结
• 第8章 结论
• 8.1 本论文的主要成果
• 8.2 问题和展望
• 8.3 论文创新点
• 致谢
• 参考文献