技术领域
[0001] 本发明属于中子物理探测技术领域，具体涉及一种紧凑型热中子参考辐射装置。
相关背景技术
[0002] 随着国内核能技术发展的稳步推进，各类中子探测器和中子防护材料的研究越来越深入，需求也越来越广泛，不断地有新型中子探测器和中子防护材料产生。从基准计量的角度考虑，迫切需要建立热中子参考辐射场对中子探测器进行标定、校准，对于中子防护材料进行性能评价。热中子是在室温下与介质原子达到热平衡的中子，此时中子的最可几能量为0.0253eV，热中子主要通过快中子慢化产生，这种装置称为热中子参考辐射装置。
[0003] 目前，不同国家的中子计量实验室通过使用中子源和慢化体组合的方式建立了热中子参考辐射场，以热中子注量率、热中子占比以及均匀性作为性能指标。已建成的热中子参考辐射装置多采用聚乙烯与石墨等材料作为慢化体，大部分的装置性能指标接近，且为固定式装置。该装置一旦建成只能用作热中子场的相关测试实验工作，装置内部的中子源无法单独进行辐照实验的工作。因此，需要建立一套紧凑型、可拆卸的热中子参考辐射装置，拓展中子刻度实验室的使用范围。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图对本发明就行详细的解释和说明。
[0034] 本发明旨在设计一种紧凑型热中子参考辐射装置，该装置采用模块化设计思路，旨在解决现有热中子参考辐射装置体积较大、不可拆卸的问题。
[0035] 图1为本发明的热中子参考辐射装置的示意图，下面结合附图1具体说明本发明的具体实施方式。
[0036] 本装置的主要部件包括1‑铅屏蔽层、2‑背反射层、3‑主慢化层、4‑侧反射层、5‑均匀透镜、6‑测量孔、7‑照射腔与8‑观察模块组成。
[0037] 铅屏蔽层1为圆柱型壳体，大小尺寸可以根据实际刻度室放射源升降装置的大小确定，主要用于过滤γ射线。铅壳顶部有圆型开孔，主要用作气动装置的导出口。
[0038] 背反射层2与侧反射层4为聚乙烯材质的长方形结构，中间留有圆柱形孔洞，嵌套在升源管的外侧。聚乙烯慢化体根据需要可以拆分成多块，每块之间采用凹槽和凸块插接的方式链接，使得模块之间具有较好的稳定性与刚性，组合在一起的时候，减小模块之间的缝隙对热中子辐射场造成的影响。
[0039] 主慢化层3为铝制容器。该容器为六面长方体结构，大小尺寸和材质可以根据蒙卡仿真计算结果确定，内盛慢化剂可选择重水、水和其他可用作慢化剂使用的液体。该模块主要的作用是将中子源射出的快中子尽可能的慢化为热中子。
[0040] 均匀透镜5为聚乙烯材质的凸面镜，通过卡扣的方式贴在铝制容器的外壁上，作用是使得进入照射腔7内部空间的热中子场更为均匀。测量孔6的尺寸可根据被测探测器的直径确定。观察模块8为长方体的亚克力材质容器，内盛水，主要用于观察被测探测器的工作状态。
[0041] 本发明的工作过程如下，中子源在导管内侧，通过气压等方式升起至工作位置。中子源出射的中子投射过铅壳，过滤掉干扰的γ射线，进入到主慢化层。快中子群经过重水慢化为热中子群，并且通过背反射层和侧反射层，提高了热中子群的注量。热中子群经过均匀透镜，在照射腔内壳得到热中子通量均匀且注量率高的辐射场。
[0042] 实施例1
[0043] 结合附图2和附图3对本发明实施例进行说明，热中子参考辐射装置整体尺寸为252
82cm(L)×50cm(W)×50cm(H)，内置中子源采用 Cf放射源，导源管直径为6cm。
[0044] 该装置的背反射层由五块聚乙烯慢化体组成，侧反射层由八块慢化体组成，慢化体之间采用凸块和凹槽的结构进行固定，模块之间采用连接块进行固定，并用聚乙烯材质的螺钉进行加固。背反射层主要功能是反射中子，使更多的快中子被慢化成热中子，并进入到照射腔内。侧散射层包裹照射腔，其主要作用是散射热中子进入照射腔内，以提高照射腔内的热中子注量率。
[0045] 整个装置中间放置主慢化层，该结构为盛有重水的铝制容器，尺寸为30cm(L)×252
25cm(W)×25cm(H)。直射中子慢化层位于 Cf中子源与照射腔之间，其功能是充分慢化直
252
射中子，这样可以避免 Cf中子源产生的快中子直射进入照射腔，从而提高照射腔内的热中子占比。
[0046] 容器的一侧设置有卡扣，并装有半径为14cm、最大厚度为7cm的聚乙烯材质均匀透镜。透镜设计为弧面状，聚乙烯厚度从透镜边缘到中心逐渐增加，该设置可以减小照射腔中心与边缘处热中子注量率的差异。
[0047] 在照射腔的外侧设有亚克力材质的观察模块，尺寸为4.8cm(L)×19cm(W)×19cm(H)。在亚克力箱体内部盛有水，一方面可以便于观察热中子探测器的工作状态，另一方面也可以用作反射层，使更多的热中子辐射到照射腔内。
[0048] 本发明具体实施例与国内外建立热中子参考辐射装置的机构所得到的数据对比结果如下：
[0049]
[0050]
[0051] 上表中的机构为：德国国家技术物理研究所(PTB)、法国核安全和辐射防护研究院(IRSN)、韩国标准科学研究院(KRISS)、意大利国家核物理研究院(INFN‑LNF)和中国计量科学研究院(NIM)。通过对比参数，该装置在保持尺寸最小的情况下，热中子注量率、热中子占比和均匀性达到了同类装置的平均水平。
