基于PGNAA的中子谱仪在模拟工作场所中子场测量中的应用研究

《Radiation Measurements》：Application of a PGNAA-based neutron spectrometer for simulated workplace neutron field measurement

本文介绍了一种基于瞬发伽马中子活化分析（PGNAA）的中子谱仪，通过蒙特卡罗模拟计算其响应函数，并在D-D和D-T中子场中进行基准验证。研究表明该谱仪在2.5 MeV和14 MeV能量点的响应与模拟值吻合良好，成功应用于石墨慢化D-D中子源能谱测量，与中子剂量计测量值的偏差仅为14%，为工作场所中子场模拟及剂量计校准提供了创新解决方案。

　　

Highlight

基于PGNAA的中子能谱测定与理论

使用PGNAA展开中子能谱与多箔活化法类似，两种方法都利用不同能量中子与特定核素反应截面的差异来重建中子能谱（Nobs等人，2019；Panikkath等人，2017；Vagena等人，2018）。当中子与核素相互作用时，会发射特征伽马射线。由于反应截面具有能量依赖性，且元素...

中子发生器产额

使用LB6411剂量计对D-D和D-T中子发生器进行的测量表明，在50厘米处的中子环境剂量当量率H*(10)波动小于2%，平均值分别为22.8 μSv/h和334.4 μSv/h。因此，两种中子发生器的产额可以被认为是稳定的。LB6411测量值代表了中子能谱与其响应函数的卷积，如图5所示（Burgkhardt等人，1997）。D-D和...

结论

本研究使用MCNP模拟研究了基于PGNAA的中子谱仪的中子响应函数。随后，测量了该谱仪对D-D和D-T中子发生器产生的单能中子的响应，并与模拟数据进行了比较。结果表明，实验数据与模拟数据之间的偏差在20%以内。进一步使用该响应函数和谱仪测量了10厘米石墨慢化D-D中子源的中子能谱，并将计算得到的环境剂量当量率与中子剂量计的记录值进行了比较。两者之间的偏差为14%，验证了该中子谱仪的可行性及其在中子剂量计校准方面的潜在应用。