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石墨的热中子吸收截面测量

石墨的热中子吸收截面测量
石墨的热中子吸收截面测量

2006-考试题(测井原理与综合解释)答案

2006 一、名称解释(每题3分,共15分) 康普顿效应:康普顿效应:在康普顿效应中,伽马光子与原子的核外电子发生非弹性碰撞,一部分能量转移给电子,使它脱离原子成为反冲电子,而散射光子的能量和运动方向发生变化。 挖掘效应:具有相同含氢指数的岩石,由于含有天然气而使得用中子测井测得的孔隙度比实际的含氢指数要小的现象。 地层因素:岩石电阻率与该岩石中所含水的电阻率的比值就是岩石的地层因素(或相对电阻率)。该比值只与岩样的孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关,而与孔隙中所含水的电阻率无关。 电极系互换原理:把电极系中的电极和地面电极功能互换(原供电电极改为测量电极,原测量电极改为供电电极),各电极相对位置不变,所测得的视电阻率和原来的完全相同,这就叫电极系互换原理。 含油气孔隙度:油气体积占岩石体积的百分数(V油气/V岩石)。 体积物理模型:见参考书46 周波跳跃:周波跳跃是指声波时差比邻近的值高出一个或几个波长,而出现周期性增大的现象。 横向各项异性:是指在沿井轴方向和与井轴垂直方向(水平方向)上,地层的声波速度、弹性力学性质有差异,而在与该轴垂直的平面(水平面)上,在各个方向上的声波速度和弹性力学性质相同,就是横向各项异性。 二、选择题(每题1分,共12分):下面每题有4个答案,选择正确的答案填入括号中。 1、岩性密度测井主要利用伽马射线与地层之间的(B)作用来进行测量的。 A:电子对效应与康普顿效应B:光电效应与康普顿效应C:康普顿效应与俘获效应 D:光电效应与弹性散射 2、对于普通电阻率测井,电极系的电极距增大,(B) A:其探测深度会增大,纵向分辨率会增高。 B:其探测深度会增大,纵向分辨率会降低。 C:其探测深度会减小,纵向分辨率会增高。 D:其探测深度会减小,纵向分辨率会降低。 3、利用中子测井曲线进行读值,下面哪句话表述不正确( D )。 A:砂岩的孔隙度总是大于它的真孔隙度。 B:白云岩的孔隙度总是小于它的真孔隙度。 C:石灰岩的孔隙度总是等于它的真孔隙度。 D:中子测井读值受岩性的影响较大,不同岩性的地层均需校正才能得到较准确的地层孔隙度值。 4、在相同情况下,含泥质地层的自然电位负异常幅度( A ) A:低于纯砂岩地层的自然电位负异常幅度。 B:高于纯砂岩地层的自然电位负异常幅度。 C:与纯砂岩地层的自然电位负异常幅度相等。 D:可能高于、也可能低于纯砂岩地层的自然电位负异常幅度。 5、自然伽马能谱测井是根据(A)的特征伽马射线的强度测定地层中铀的含量的。 A:214Bi B:235U C:214Pb D:208TI

中子—核作用截面的实验测量

中子—核作用截面的实验测量 一、核数据库 1.1核数据库介绍 核数据是不可缺少的重要科学数据,在基础科研、国防建设、国民经济的很多方面发挥着越来越重要的作用。目前国际上许多核国家都十分重视核数据的测量和评价工作。经过几十年的艰苦努力,相继建立起并不断完善的核数据库。 核数据库可以分为两大类,一类是核与其他核或射线发生相互作用的数据,称作核反应数据;第二类是单个核的性质的数据,称作核结构和放射性衰变数据。对于中子核数据是核反应数据的一部分,此外光核反应数据、带电粒子反应数据都是核反应数据。 1.2核数据库应用领域 早期核数据的运用主要在核反应装置的应用方面。随着科技的发展,对核数据运用领域也在不断扩大,于此同时对核数据的全面以及精度要求越来越高。目前其运用的领域主要有: (1)裂变、聚变反应堆设计; (2)加速器设计; (3)辐射防护设计; (4)核医学; (5)地质探测; (6)环境监测; (7)核天体研究等等。 对于反应堆设计而言,可以通过中子评价核数据来对设计的反应堆的某些参数进行模拟计算,如有效增值系数、相对功率分布等量,通过最终的模拟计算结果来衡量设计的合适与否,在此基础上进行一定的优化,最终实现各方面综合最优化。

1.3核数据获取方法 核数据获取方法主要有两种:实验测量法和理论计算法。实验法是目前核数据的主要来源,通过实验测量具有一定的客观性,但是实验测量方法存在各种问题:(1)核数据数据量大,实验工作量大;(2)实验费用过高;(3)有许多实验要求苛刻无法完成。因为实验方法存在一定的问题,所以主要的数据由实验来完成,次要的由理论计算完成。现如今计算机的发展已经可以满足一些模拟计算的需求,通过计算机可以省时、经济的完成一些数据的获取。 两种方法之间,实验为主,理论计算为辅。实验方法离不开理论计算,理论计算可以填补一些目前实验存在的空白,还可以指导实验数据的选取和评价。对模拟计算方法而言,其输入的数据必须是已经成熟的核数据,而这些数据来源于实验的测量,所以两者缺一不可。 1.4评价核数据库 1.4.1评价数据库介绍 实验测量与模拟计算都需要借助于已有的核数据,而这些已有的数据之间存在着一定的差别,如何更好的集中统一以及正确利用这些数据,则形成了评价核数据库。 核数据库就是由核物理专家通过大量的编纂(收集、整理、鉴定、理论处理等)和评价(分析、比较、鉴定和理论处理等)工作,甚至还需要通过一系列的积分实验与理论计算得到的结果进行比较来检验这些数据的可靠性、自洽性与精确性,最后得到全套的数据存入库中以方便用户使用。 1.4.2国际几大核数据中心 自上世纪60年代以来,国际上先处理的4个核数据中心,并建立和发展了各自的评价评价数据库,这四个分别是:国际原子能机构的核数据科(IAEA-NDS)、美国国家核数据中心(NNDC)、欧共体核能数据中心(OECD)、俄罗斯核数据中心(CJD)。继而,日、德、中国等国相继建立了自己的评价数据库。

中子平均自由程与宏观截面的关系

宏观截面和平均自由程 宏观截面和平均自由程以一定速度在大块媒质中运动的中子,不断地同周围的原子核(称为靶核)发生碰撞,发生散射或吸收两类中子核反应。散射时,中子本身并不消失,只是能量发生变化,以新的速度继续在媒质中运动。吸收时,中子被原子核俘获,从而在媒质中消失。原子吸收中子以后将发出γ射线、发出次级粒子或发生原子核裂变,核裂变将产生新的中子。这些核反应的发生几率用各种反应截面(微观截面,见核反应截面)描述,截面大,表示产生核反应的几率大。不同能量的中子,与原子核产生各种反应的截面也不同。为了便于表述中子同宏观物质的作用,引入宏观反应截面这一物理量,用符号表示。它是靶核的微观截面和单位体积内的靶核数的乘积=。与微观截面不同,宏观截面的量纲是【L】。宏观截面是一个中子同单位体积内的原子核发生核反应的平均几率大小的量度,它等于中子在媒质内飞行单位距离时发生某种核反应的几率。宏观总截面用表示,中子在连续两次碰撞之间的平均飞行距离称为平均自由程,用符号表示。显然,在一个平均自由程之内发生某种碰撞的平均数为1。参照宏观截面的定义,容易得出=1,即平均自由程等于宏观截面的倒数。 相应的有散射平均自由程 ,吸收平均自由程

。中子在媒质中的各种运动规律(无论空间时间变量的,还是能量变量的)都同宏观截面或平均自由程有关,宏观截面或平均自由程是描述物质中子物理特性的最基本的物理量。 宏观参量及其实验研究无论是核裂变,还是其他核反应产生的中子,一般能量都在兆电子伏量级,这些快中子在大块媒质中不断通过散射损失能量,直到和媒质中靶核的能量交换处于平衡状态为止。散射可分为弹性散射和非弹性散射两种。发生弹性散射时,中子和靶核间只有动能交换,是一种弹性球式碰撞,靶核内能不发生变化。发生非弹性散射时,靶核内能发生变化。非弹性散射是一种阈反应,只有入射中子的能量超过某一数值时才能发生。一般说,轻核非弹性散射阈值高,重核的阈值低。研究中子在大块媒质中损失能量的规律对核反应堆的物理设计十分重要。在快中子反应堆内,中子的平均能量为100keV左右,裂变中子(平均能量约为2MeV)主要通过非弹性散射损失能量。热中子反应堆内中子的平均能量只有0.01eV左右,裂变中子主要通过弹性散射损失能量。中子这种损失能量而不断减速的过程称为慢化过程。中子从某一能量慢化到热能,在媒质中穿行的平行距离用中子年龄来描述。对一个在无限大无吸收的媒质内的单能点中子源,定义中子年龄为中子在被慢化前穿行的直线距离的均方值的1/6,即

中子资料

?快中子能量高于1电子伏特、0.1兆电子伏特或者接近1兆电子伏特,有不同的定义。 ?慢中子能量小于等于0.4电子伏特。 ?超热中子能量在1电子伏特至10电子伏特之间。 ?高热中子能量约0.2电子伏特。 ?热中子能量约0.025电子伏特。 ?冷中子能量约5x10?5电子伏特至0.025电子伏特。 ?甚冷中子能量约3x10?7电子伏特至5x10?5电子伏特。 ?极冷中子能量小于3x10?7电子伏特。 ?连续区间中子能量从0.01兆电子伏特至25兆电子伏特。 ?共振区间中子能量从1电子伏特至0.01兆电子伏特。 ?低能区间中子能量低于1电子伏特。 [编辑]快中子 此处介绍的快中子的动能接近1兆电子伏特(100TJ/kg),速度接近14000千米/秒。将它们命名为快中子可以将其区别于于低能的热中子、以及通常在宇宙射线或者加速器中产生的高能中子。快中子通常有由核反应例如核裂变产生。 核聚变反应中产生的中子通常的能量都远大于1兆电子伏特,例如,氘氚核聚变的中子能量达到14.1兆电子伏特(1400 TJ/kg,速度约52000千米/秒,达到了光速的17.3%)。这样高能量的中子可以很容易使得铀-238与其他超铀元素发生裂变。 快中子可以通过中子慢化过程转变为热中子。中子慢化主要依靠减速剂。在核反应堆中,通常使用重水、轻水、或石墨来使中子减速。 热中子是动能约为0.025电子伏特(大约4.0×10?21焦,2.4MJ/kg,速度约2.2千米/秒)的自由中子。这个速度也是对应于290K(摄氏17度)时麦克斯韦-玻尔兹曼分布下的最可能速度。 最可能能量和最可能速度对应的能量、平均能量是不同的。最可能能量是最可能速度对应的能量的一般,而平均能量比最可能速度对应的能量大50%。 在中子与常温下减速介质的原子核发生若干次碰撞后,如果中子还没有被俘获,它们就会达到这个能量。热中子通常有比快中子大得多的有效中子俘获截面,也因此会更容易被原子核吸收,形成更重的、通常也不稳定的同位素。这个现象也被称为中子活化。 https://www.wendangku.net/doc/b616777256.html,/wiki/%E4%B8%AD%E5%AD%90%E6%B8%A9%E5%BA%A6

第九章 中子测井

第九章中子测井(Neutron log) 利用中子与地层相互作用的各种效应,来研究钻井地质剖面的一类测井方法统称中子测井。它是利用岩石的另一种特性,即岩石中的含氢量来研究岩石性质和孔隙度等地质问题。这种测井方法在于将装有中子源和探测器的井下仪器下入 井中,由中子源→中子→进入岩层,同物质的原子核发生碰撞将产生减速、扩散 和被俘获几个过程,到达探测器。 在这些过程中,探测器周围的中子分布状况,以及中子被俘获后所放出的伽马射线强度,与仪器周围的岩石性质,特别是岩石的含氢量有关。 而储集层的含氢量又取决于它的孔隙度,因此,中子测井是目前广泛使用的一 种孔隙度测井。根据中子测井的记录内容:可以将它分为中子-中子测井和中子-伽马测井。根据仪器的结构特点,中子—中子测井又可分为中子-超热中测井(SNP)—井壁中子测井中子-热中子测井(CNL)—补偿中 子测井 一、中子测井的核物理基础 1 中子和中子源 中子是组成原子核的一种不带电荷的中性粒子,其质量与氢核的质量相近。中子与物质作用时,能穿过原子的电子壳层而与原子核相碰撞,所以它对物质的穿透能力较强。 通常中子与质子以很强的核力结合在一起,形成稳定的原子核。要使中子从原子核里释放出来,就必须供给一定的能量。如果使原子核获得的能量大于中子结合能,中子就可能从核中发射出来。 可以用α粒子、氘核d、质子p或γ光子轰击原子核,引起各种核反应,使中 子从核内释放出来。这种产生中子的装置称中子源。 一、中子测井的核物理基础 因为不同能量的中子与原子核作用时有着不同的特点,所以通常根据中子的能量大小,可以把它分成几类: 高能快中子:能量大于10万电子伏特; 中能中子:能量在100电子伏特—10万电子伏特之间; 慢中子:能量小于100电子伏特; 其中0.1—100电子伏特的中子为超热中子; 能量等于0.025电子伏特的中子为热中子。 一、中子测井的核物理基础

01 概述——中子截面及其应用

22.54 中子与物质的相互作用及应用(2004年春季) 第一讲 (2004年2月3日) 概述:与物质的相互作用,分类,截面及应用 在大量关于核物理的文献中,有许多参考资料,从中我们可以找到关于中子反应的介绍或详细的论述,下面列出的是我本人多年来使用过的文献,但这还远非全部,你们在学习时还可以参考其它文献。 B. T. Feld, “The Neutron”, in Experimental Nuclear Physics , E. Segre, ed. (Wiley, 1953), vol. II, p. 208; A. M. Weinberg and E. Wigner, The Physical Theory of Neutron Chain Reactors (Univ.Chicago Press, 1958), Chap 2. J. E.Lynn, The Theory of Neutron Resonance Reactions (Clarendon, Oxford, 1968), Chap 1. A. Foderaro, The Elements of Neutron Interaction Theory (MIT Press, 1971), Chaps 1, 3. C. G. Shull, "Neutron Interactions with Atoms", Trans. Am. Cryst. Assoc. 3, 1 (1967). 中子的特色 学习“中子的相互作用”是我们核工程系的特有专业课程,其它系没有开这门课。 中子在核工系的三个学科领域中扮演着核心角色: 裂变——裂变反应链的“传递者”,维持反应堆燃烧的“点火器”; 聚变——聚变反应的产物,如(D,T),会导致辐射损伤或活化; 辐射科学与技术——加速器技术,治疗,成像,材料研究等。 中子的特性(请回忆22.101),中子由查德威克(J. Chadwick)* 于1932年发现;中子不带电(能够容易地穿过原子核);质量略大于质子(在碰撞反应中动量改变明显);热中子波长与X射线相当,但能量更低;我们所感兴趣中子的能量范围分布很宽(包含多种反应类型);中子的自旋为1/2(与核子发生的相互作用是自旋相关的);中子具有磁矩(在磁散射中与原子磁矩发生耦合);中子具有半衰期(自由中子是不稳定的); *有关中子的其它重大事件:1938年发现裂变反应;1942年第一次发现链式反应。这些事情对我们今天的社会产生了很大的影响,是中子使得这些事情成为可能。 中子的波粒二相性: 粒子性:能量-动量关系式: (1.1) 22/2,,/2E mv p mv E p m ===波动性:频率-波长关系式:22 /2,,2/E k m p k k ωπλ==== (1.2) 将中子的参数与光子(X射线或γ射线)以及质子和电子的进行比较。 中子是相对论粒子吗?(一般来说不是的) 本课程中,我们感兴趣的中子能量范围跨越了9个数量级:

热中子截面测量

V-51的热中子俘获截面测量 摘要:利用活化法和相对测量法对截面未知样品V-51进行进行热中子截面的测量,并与标准核数据进行比较,分析误差。 关键词:热中子俘获截面:活化法,相对测量法;Al-27,V-51;半衰期; 一引言

实验目的: 1.熟悉掌握相关实验仪器的原理与使用 2.掌握相对测量法测量热中子界面的基本原理 3.利用所学知识对独立自主设计实验的熟悉 实验原理: 相对测量法: 利用已知热中子截面的Al-27进行活化,对活化后的样品进行γ计数,利用公式 可以得到在该样品活化点的热中子通量,将待 测样品v-51放置在相同活化地点至饱和,利用NaI闪烁体探测器对其进行γ计数,由于在同一活化地点具有相同的通量,所以算出样品v-51的热中子俘获界面。 活化法: 利用样品在中子源的辐照下被活化,通过NaI闪烁体探测器测量活化后样品的γ放射性,可以得到样品活化处的中子通量。 实验器材及软件: NaI闪烁体探测器SG1121(75*75)多道分析系统示波器电光分析天平游标卡尺 中子屏蔽腔(铅)胶带镊子 MCNP 5 多道分析软件MCA16K 实验样品: Al-27 V-51 标准样品源Co-60 Cs-137 实验步骤: 1 熟练掌握MCNP 5 和多道分析软件的使用。 2 测量实验样品的三维尺寸和质量(见表一和表二) 3 利用标准源进行能量刻度。 4 分别将样品放入中子源进行活化(20分钟),活化完成后开始计时(t0=0,t1 ,t2),利用NaI 闪烁体探测器和多道系统对活化样品进行计数,并且记录相关数据(见表三)。 5 每个样品计数完成后,在相应道数对其进行本地计数的测量并且记录数据(见表四)。 6 利用MCNP5对NaI探测器对活化后样品的探测效率的模拟(见表五)。 7数据处理,利用相对测量法算出V-51的热中子俘获截面。 8 误差分析以及实验总结。

中子测井与天然气探测技术

第26卷 第1期核电子学与探测技术 V o l .26 N o .1 2006年 1月 N uclear E lectron ics &D etecti on T echno logy Jan . 2006 中子测井与天然气探测技术 秦绪英1,2,肖立志1,张元中1 (1.石油大学,北京 102200;2.中石化石勘院南京石油物探研究所,江苏南京 210014) 摘要:简单介绍了中子测量与地层含氢指数及地层孔隙度的关系,介绍了地层含气对中子测量的 影响以及泥浆侵入对中子在含气地层响应特征的影响。分析了中子测井仪器长短源距探测器受泥浆侵入影响的差异,给出了通过对中子仪器长短源距计数率校正消除泥浆侵入影响的方法。通过实际资料验证,取得了比较好的结果。 关键词:含氢指数;中子测量;天然气;泥浆侵入校正 中图分类号: P 618.130.21 文献标识码: A 文章编号: 025820934(2006)0120009205 收稿日期:2005206209 作者简介:秦绪英(1962—),男,教授级高级工程师,石油大学(北京)博士生,从事测井技术研究工作 由快中子源发射出的高能中子,在发射后 的极短时间内经过一二次非弹性碰撞损失掉大量的能量之后,只能经弹性散射而继续减速。每次弹性碰撞后,快中子损失的能量与靶核的质量数A 、入射中子的初始能量E 0以及散射角Η有关。当Η为180°时,即发生正碰撞,中子损失的能量最大,一次弹性碰撞中子可能的最大能量损失为: ?E m ax ={1-[(A -1) (A +1)]2}E 0(1) 令Α=[(A -1) (A +1)]2,得到?E m ax =(1-Α )E 0(2) 对氢核来说,质量数A =1,因而有,?E m ax =E 0。这就是说中子与氢核发生正碰撞时,中子就失去其全部动能。对碳核来说,质量数A =12,因而有Α=0.716,因而中子与碳核发生正碰撞时,中子可能失去的最大能量是0.284E 0。经过数学计算,中子在每次弹性碰撞时平均的能量损失为: ?E = 2A (A +1)2 E 0 (3) 当中子与氢核碰撞时,每次碰撞平均会减少一半的能量,而与碳核碰撞时,每次碰撞平均只损失14%的能量。靶核的质量数越大,对快中子的减速能力越差,而氢核的A 最小,对快中子的减速能力最强,这决定了氢是所有元素中最强的中子减速剂[1]。这是中子测井能有效解决地层含氢量以及与此有关的地质问题的科学基础。 中子源发射出的高能快中子减速到热中子所需要的时间及所移动的距离是由岩石的宏观减速能力决定的。岩石是由多种元素组成的,其宏观减速能力主要由含氢量来决定,水是地层中中子减速能力最强的物质,由其他轻元素组成的物质减速能力比水小1~2个数量级,由重元素组成的物质宏观减速能力更差[2]。所以可近似地认为地层岩石的减速能力等于地层孔隙中水或原油的减速能力(假设地层骨架中不含氢)。 点状中子源在均匀无限介质中形成的超热中子注量率,在忽略扩散效应的条件下与源距r 的关系为: Υe = 14ΠD e r e -r L e (4)

第三章 中子测井

第三章 中子测井 概述 中子测井利用中子与地层物质相互作用的各种效应,测量地层特性的测井方法的总称。 根据中子测井仪器记录的对象不同可以分为: ??? ?? ? ?—伽马能谱测井—中子—伽马测井—中子—超热中子测井—中子—热中子测井—中子 按仪器结构特征的不同,可以分为普通中子测井,贴井壁中子测井,补偿中子测井等。 从中子源发出的高能中子与地层物质的原子核发生各种作用,其结果是高能中子逐步减弱为超热中子和热中子,或被原子核吸收,发生核反应。中子与物质相互作用的类型有:非弹性散射;弹性散射;核俘获引起的核反应等。 探测仪器记录的低能中子的数量或原子核俘获中子发出的伽马射线的强度与地层对中子的减速能力和吸收特性有关。中子测井正是利用了这些特性对地层进行探测的。 1)中子测井测量地层孔隙度的原理 氢核与中子的质量几乎相等,是最强的减速物质。因此,中子测井的结果将反映地层的含氢量。在油层或水层中,储集空间中被含氢核的油或水充填,这样储集体中含氢量的多少反映岩石孔隙度的大小。因此,中子测井是一种孔隙度测井方法。 2)油层和气层对中子的减速能力的差异非常明显,因此中子测井也是一种指示油气层的测井方法。 3)氯是地层中重要的中子吸收物质,氯是大多数地层水的主要离子成分,可见中子测井对于划分油水层也有重要作用。 4)中子与地层中的原子核发生非弹性散射,使原子核处于激发态,在退激时发出伽马射线。这些伽马射线的能量,反映靶原子核的能级结构。因不同的原子核其能级结构是不同的,因此发出的伽马射线的能量也是不同的。我们把这种不同原子核发生的伽马射线称为特征伽马射线。测量地层发射的伽马射线的能谱,就可以分析地层中元素的成分。 例如:碳核的特征伽马射线为 Er 43 .4= 氧核的特征伽马射线为 Mev Er 13.6= 对于给定的中子源,中子与地层中的碳核和氧核发生非弹性散射次数的多少,取决于地层中相应核素的多少,取决于地层中相应的核素的丰度。即特征伽马射线的强度取决于地层中碳核、氧核的数目。显然,油层与水层单位体积中的碳核和氧核的数目是不同的。 我们通过探测 c r E ,与 o r E ,的强度比,就可以定性判断地层是水层还是油层。这是碳氧比测井的原理。 §1中子测井基本原理 普通中子测井是利用地层中氢核对快中子的减速能力测量地层的含氢指数,进而确定地层孔隙度的测井方法。 一、地层的含氢指数 自然界中,对中子减速能力最强的核素是氢核,岩石中的氢核的多少就决定了地层对中子的主要减速能力。为了度量地层对中子的减速能力,引入几个概念。 1.含氢量,含氢指数 ①含氢量:单位体积中氢核的数目。

测井复习

一:名词解释 ?中子视石灰岩孔隙度单位:以含水纯 ?中子天然气挖掘效应:对于含气地层,气体部分所造成的含氢指数的降低,与气体部分被岩石骨架代替是不—样的。因为岩石骨架本身具有对中子的减速、吸收等作用。二者之间的这个差异称为“挖掘”效应。 ?康普顿散射效应(76页) ?光电效应 ?地层因素:纯水层电阻率与地层水电阻率之比.纯岩石电阻率?与地层的孔隙度和孔隙结构有关,一般用于阿尔奇公式,可用于计算纯岩石电阻率,进行地层评价,它一般和孔隙度呈负线性关系。 ?滑行波:在V1

14MeV能区中子诱发238U裂变碎片截面测量

14MeV能区中子诱发238U裂变碎片截面测量 众所周知,238U和235U同是自然界存在的铀的同位素,但是只有235U能够直接用于热中子反应堆作为核能发电的燃料,而自然丰度超过99%的238U由于存在裂变阈能,只有能量超过1.1MeV的快中子才能诱发其发生裂变,但却无法实现其自持链式反应,因而238U不能直接作为实用的核燃料。但是235U的含量少、提纯复杂等缺点,成为了核能可持续发展的严重阻碍,因此,快中子诱发238U的裂变反应,将会成为未来核能开发利用的一个新的发展方向。 从而,建立和完善238U的快中子裂变截面数据库就显得尤为重要。目前建立起来的相对较为准确的相对法测量核反应截面的计算公式,已经开始应用于诸如232Th等重核的中子裂变截面的实验测量工作之中,并且14MeV能区中子诱发232Th 裂变,生成裂变碎片的截面测量工作也早已有相关报道。然而,同为可转换核素的238U的裂变碎片截面测量工作到目前为止还尚未开展。因此,在本次工作中,我们使用了14MeV能区中子诱发238U发生裂变反应,首次测量得到了其中两个裂变反应道的裂变截面值。 在本文中,我们采用D-D/T中子源产生的14MeV能区强流中子,轰击238U的 无水化合物硝酸铀酰(化学式UO 2(NO 3 ) 2 ),引发238U(n,f)X裂变反应。使用低本 底高纯锗(HPGe)γ谱仪测量得到了裂变产物的活化能谱,再结合相对法测量核反应截面的计算公式,较为准确地测量得到了89Rb、130Sb的裂变截面值和134Te、138Xe 的生成截面值;并且利用文献中给出的扣除β衰变对核反应截面影响的计算公式,通过计算给出了裂变产物中的134I和138Cs全部是由它们各自的先驱核134Te 和138Xe通过β衰变而得到的,不会直接由母核裂变产生这一重要结论。 关键词: 14MeV中子;238U;89Rb;130Sb;裂变截面 1.1 中子引起核反应截面测量的意义 自21世纪以来,在当今世界经济高速发展和科学技术不断进步的同时,煤炭、石油等化石燃料的开采和燃烧给地球的生态环境带来了日益沉重的负担。怎样减少环境污染,实现可持续发展,为后代留下一个清洁、舒适、美好的生活环境,成为如今世界各国人民共同的期望和奋斗目标。 为了优化能源结构,减少环境污染,实现经济的可持续发展,我国在十一五

反应堆期末复习资料

1、在热中子反应堆中为什么要使用慢化剂?慢化剂的工作原理是什么?并举出几种常用的慢化剂。 ①反应堆内产生的中子能量相当高,其平均值约为2MeV;而微观裂变截面在热能区较大, 热中子反应堆内的裂变反应基本上都是发生在这一能区,所以在热中子反应堆中使用慢化剂。 ②在热中子反应堆中,慢化过程中弹性散射起主要作用,因为裂变中子经过与慢化剂和其 他材料核的几次碰撞,中子能量便很快降低到非弹性散射的阈能一下,这是中子的慢化主要靠中子与慢化剂核的弹性散射进行。 ③水、重水、石墨等。 1、缓发中子是如何产生的?在反应堆动力学分析计算中,份额不足1%的缓发中子与份额 超过99%的瞬发中子相比是否可以忽略不计?为什么? ①缓发中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的,占裂变中子的不到1% ②缓发中子不可以忽略不计 ③缓发中子份额虽然很少,但它的发射时间较长,缓发效应大大增加了两代中子之间的平 均时间间隔,从而滞缓了中子密度的变化率。反应堆的控制实际上正是利用了缓发中子的作用才得以实现的。 2、解释碘坑现象和强迫停堆时间。船用反应堆要求不能出现强迫停堆现象,请问在设计上 应如何考虑。 ①刚停堆时,135Xe不再吸收中子消失,而一段时间内,135I衰变成135Xe的速率高 于135Xe的衰变速率,因此135Xe核密度随着时间增长,即毒性随时间上升;但在9-10小时后,堆内135I浓度已明显降低,氙的生成速率低于衰变速率,所以毒性随时间降低,这种现象称为碘坑现象。 ②在碘坑时间内,若剩余反应性小于或等于0,则反应堆无法启动,这段时间称为强 迫停堆时间。 ③船用反应堆要求不能出现强迫停堆现象,在设计上应留有足够的后备反应性,按照 最大氙中毒设计。 3、为什么沸水堆中控制棒是从底部插入堆芯的? 沸水堆中水密度在高度方向上变化非常剧烈,堆芯下部的水密度要远高于堆芯上部的水密度,故堆芯的下部中子通量密度要比上部大,控制棒由下向上插入可以提高控制棒的效率,同时还可以展平轴向功率。 4、如何保证压水堆慢化剂温度系数为负值?举例说明负温度系数对反应堆安全运行作用。 ①为了保证慢化剂温度系数为负值,设计时要注意水铀比,保证处于欠慢化区;运时 要注意控制硼浓度不要超过最大值。 ②例如,由于误操作或其他原因,在运行过程中控制棒突然上提了一段,致使k突然 上升,这时中子通量密度将骤然增加,温度也将突然上升,若反应堆具有负温度系数,则随着温度升高,k值将变小,从而使中子通量密度下降,有自动降温以利于安全的趋势。 5、反应堆堆芯燃料管理的主要任务是什么? 反应堆堆芯燃料管理的主要任务是在满足电力系统能量需求和在电厂设计规范和安全的要求下,为电厂的运行循环做出其经济安全运行的全部决策。主要包括下列变量的确定:新燃料的富集度,批料数或一批换料量,循环长度,循环功率水平,燃料组件装载方案,控制毒物的布置和控制方案。 6、简述热中子反应堆中子循环过程,并写出四因子公式。

2 中子能量和截面

2 中子能量和截面 2.1 U 23592裂变瞬发中子谱 裂变时发射出来的中子99%是瞬发中子。它们的能量分布在从低于0.05MeV 到10MeV 相当大的范围内。 用dE E )(χ表示能量在E 和dE E +范围内的裂变中子份额。)(E χ表示裂变中子能譜。 铀-235裂变时瞬发中子的能譜曲线见图2.1-1中的实线。数学表达式为: E sh e E E 29.2453.0)(036.1-=χ。 近似的数学表达式为: E e E E 776.02/1770.0)(--=χ。 在图2.1-1中与此式相应的曲线为虚线。 式中: E :裂变中子的能量,MeV 。且 ?∞ =01)(dE E χ。 裂变中子的最可几能量稍低于1MeV 。 10MeV 以上的裂变中子的份额已很小。 裂变中子的平均能量MeV E 2≈。 图2.1-1

图2.1-2 2.2 热中子及其能谱 所谓热中子就是指与它们所在的介质的原子(或分子)处于热平衡状态中的中子。 通常把某个分界能量E C 以下的中子称为“热中子”。E C 称为“分界能”或“缝合能”。对于压水堆核电站,通常取E C = 0.625 eV 。所以,严格地说,热中子的能量分布在0至E C 之间。 若介质是无限大、无源的,且不吸收中子,则与介质处于热平衡状态的热中子,其速度分布也与气体分子热运动速度分布一样,服从于麦克斯韦—玻尔兹曼分布,即: kT mv e v kT m v N 2/22/3224)(-?? ? ??=ππ 式中: )(v N :单位体积、单位速度间隔内的热中子数。 v :中子速度,米/秒。 m :中子质量。 T :介质温度,开。 k :玻尔兹曼常数。 与上式相应的热中子的能量分布(即,单位体积、单位能量间隔内能量为E

中子测量装置需求附件

中子测量装置需求附件 一、设备名称:中子测量装置 二、参考规格型号:美国ThermoFisher公司FHT762 三、数量:1套 四、实现功能: 1、从热中子到5Gev的宽能中子测量,符合H﹡(10) ICRP74,并在1996年获得了美国国家专利(专利号5,578,830)。 2、使用大体积He-3管, 具有高灵敏度。具有很强的γ抑制能力,即使对于高达1Sv/h水平的γ剂量率仍无需考虑串扰的影响。对于加速器的中子场有着更精确的等效剂量响应 3、探测下限1nSv/h对于环境水平的中子场具有实时测量能力。 4、测量数据自动或手动存储,包括日期,时间,测量量,刻度因子等。 五、技术参数 1、探测器:He-3管 2、能量范围;0.025eV ~5GeV,依照ICRP74(1996) 3、测量范围;1 nSv/h ~ 100 m Sv/h, Cf-252 4、灵敏度:0.84cps/(μSv/h) ,Cf-252 5、γ灵敏度:1到5μSv/h对于100mSv/h,Cs137 662Kev 6、角度依赖性:所有方向±20% 7、环境温度;-30°C~ 50°C 8、湿度:可达90%(非冷凝) 9、大气压力:500到1500hPa 10、尺寸: 直径230mm, 高320mm 11、重量: 13.5kg 12、抗γ串扰能力强 六、设备配置要求 1、主机 2、环境中子探头 3、FH40-Cal刻度软件 4、程序操作软件及程序承载平台(戴尔Studio XPS 8300:Intel 酷睿i5 2320、4GB DDR3 1333MHz、1TB SATA、NVIDIA GeForce GT 545 1GB) 5、IR红外读出器 6、主机与探测器连接电缆 7、携带箱 8、计量检定证书 9、中英文操作说明书。、 七、技术培训及售后服务等相关要求 1.仪器验收合格后,供应商提供一年免费保修,并提供终身免费维修; 2.产品出现故障,供应商2小时内回应,24小时内到现场履行维修服务义务; 3.投标人免费负责仪器设备的安装、调试,确保仪器技术指标验收合格; 4.投标人在用户现场免费培训用户操作人员,直到用户操作人员能独立操作,并提供日后使用过程中的相关技术服务; 5.投标人提供出厂检测证书和中英文说明书;

测井原理与综合解释06年试卷(带答案)

测井06年考试 一、名称解释(每题3分,共15分) 康普顿效应:康普顿效应:在康普顿效应中,伽马光子与原子的核外电子发生非弹性碰撞,一部分能量转移给电子,使它脱离原子成为反冲电子,而散射光子的能量和运动方向发生变化。 挖掘效应:具有相同含氢指数的岩石,由于含有天然气而使得用中子测井测得的孔隙度比实际的含氢指数要小的现象。 地层因素:岩石电阻率与该岩石中所含水的电阻率的比值就是岩石的地层因素(或相对电阻率)。该比值只与岩样的孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关,而与孔隙中所含水的电阻率无关。 电极系互换原理:把电极系中的电极和地面电极功能互换(原供电电极改为测量电极,原测量电极改为供电电极),各电极相对位置不变,所测得的视电阻率和原来的完全相同,这就叫电极系互换原理。 含油气孔隙度:油气体积占岩石体积的百分数(V油气/V岩石)。 体积物理模型:见参考书46 周波跳跃:周波跳跃是指声波时差比邻近的值高出一个或几个波长,而出现周期性增大的现象。 横向各项异性:是指在沿井轴方向和与井轴垂直方向(水平方向)上,地层的声波速度、弹性力学性质有差异,而在与该轴垂直的平面(水平面)上,在各个方向上的声波速度和弹性力学性质相同,就是横向各项异性。 二、选择题(每题1分,共12分):下面每题有4个答案,选择正确的答案填入括号中。 1、岩性密度测井主要利用伽马射线与地层之间的(B)作用来进行测量的。 A:电子对效应与康普顿效应B:光电效应与康普顿效应C:康普顿效应与俘获效应D:光电效应与弹性散射 2、对于普通电阻率测井,电极系的电极距增大,(B) A:其探测深度会增大,纵向分辨率会增高。 B:其探测深度会增大,纵向分辨率会降低。 C:其探测深度会减小,纵向分辨率会增高。

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