EJ 中华人民共和国核行业标准 EJ/T 959-95 20022833 核反应堆内热中子通量测量 数据处理方法 1995-07-05发布 1995-11-01实施 中国核工业总公司 发布 、va 中华人民共和国核行业标准 核反应堆内热中子通量测量 EJ/T 959-95 数据处理方法 主题内容与适用范围 1 本标准规定了核反应堆内热中子通量绝对测量数据处理方法。 本标准适用于热中子反应堆（包括研究用堆，生产堆，动力堆以及相应的零功率装暨）堆 内常用的热中子通量测量数据处理。本标准亦适用于那些中能中子通量谱硬度β约小于0.2 的混合中子场内的热中子通量测量数据处理。本标准不适用于快中子反应堆内和β>0.2的 混合中子场内热中子通量测量数据处理。 2术语 2.1中子通量谱 neutronfluxspectrum 中子通量对能量的分布。 2.2热中子通量thermalneutronflux 热能区的总中子通量，常以麦克斯韦谱从08积分表示。 2.3中能中子通量intermediateneutronflux（或称共振中子通量resonanceneutron flux) 热能区以上至裂变主能区以下的单位勤通量。对于费米谐常用θ表示。 2.4快中子通量fastneutronflux 裂变能区的总中子通量。 z.5缝合能jointenergy 热能区和中能区的分界点能量。 2.6不完全热中子通量incompletethermalneutronflux（或称截去上端热中子通量 upper truncated thermal neutron flux) 缝合能以下的热中子通量，表达为：J。P（E)dE，堆内的热中子通量实为该量。 2.7中能中子通贵谱硬度thehardnessofintermediateneutronfluxspectrum 中能中子通量对热中子通量的比值。 2.8热中子温度thermalneutrontemperature 描述热中子通量分布的麦克斯韦谱的参数。 2.9比cadmiumratio 中国核工业总公司1995-07-05批准 1995-11-01实施 1 EJ/T959-95 中子探测器分别在裸和包状态下照射后的活性比值。 2. 10 镐切割能 cadmium cut-off energy,Eca 包镉后探测器活性等效于裸探测器Eca能量以上的活性。 2.11热中子平均载面averagethermalneutroncrosssection 对热中子通量谱平均的截面，该截面等于： -J.(E)(E)dE/J.A(E)dE 2.12共振积分resonance integral . 8(E)(E)dE/E. 截面（一般指吸收、俘获、裂变或活化截面)对费米谐的积分， 当积分下限为0.55eV(或0.5eV)时，称为标准共振积分。 2.13谱指标修正因子spectrumindexcorrectionfactor 锯切制能以上的反应率对中能中子通量的标准共振积分之比。 2.14参考中子通量谱referenceneutronfluxspectrum 特定目的用的中子场、中子谱称为参考谐。采用接近于纯麦克斯韦谱谐的中子场，如堆的 热柱内，作为热中子温度测量中的参考中子通量谱，简称为参考谱。 3热中子通量测量数据处理方法 3.1概述 在热中子反应堆内，中子可分为热中子、中能（或称共振）中子和快中子，其中热中子占 绝大部分。测量堆内的热中子通量需同时确定热中子温度和中能中子通量谱硬度。通常采 用铬锰探测器，在有或无参考中子通量谱的情况下，测定热中子温度，采用镐比技术测量中 能中子通量谱硬度和热中子通量。在比技术中常用的探测材料有金、钢、钻或锰。探测器 几何形状常为薄片。丝状的亦用，但因丝的自屏大，自屏因子计算的不确定性大，本标准在标 准的热中子平均截面和标准共振积分定义的基础上，提供这种技术严格的数据处理方法。 3.2理论基础 3.2.1热中子温度测定 核素17"Lu的主共振峰在热能区附近，对热中子温度T，很敏感，常选用Lu-Mn探测片 测量热中子温度.当有参考谱时，仅测定两种片的相对活性比，当不用参考谱时，要测定单核 反应率比。相应的处理公式如下： ([GL"(t)o"(E)g(E)dE// GMn(t)o(E)(E)dE) (1) F(T.) GL"(t)o26L"(E)p(E)dE/GM(t)oM(E)g(E)dE)e 和 f(T.)=J. GL"(t)oel(E)g(E)dE/小. GM(t)oM(E)p(E)dE (2) 式中:T.一 一热中子温度，K， 探测片的自屏因子， 2 EJ/T959—95 一探测片厚度，cm， Oa—探测片活化截面，cm， p(E）——中子通量谱，n/cm.s 角标17°Lu和Mn表示对1"Lu和Mn核索，括号外角标m表示对测点的，ref表示参考 点的。式(1)和式(2)都是表示反应率比。由F或于处理可得热中子温度。 式(1)和式(2)是对错锰探测片这种特定的情况写出的。实际上，对任何热中子温度灵敏 的探测材料，上式均适用。 3.2.2中子通量谱的般表达式 在热中子反应堆内，中子通量谱的一般表达形式为： E)dE=@a((E)+(E)+g(E))dE (3) 式中：总热中子通量，在式（3)中表示通量水平， As(E)—热中子通量谱; Rm（E）一相对于热中子通量水平的中能中子通量谱； A(E)- 一相对于热中子通量水平的快中子通量谱。 3.2.2.1热中子通量谱 热中子通量谱常以麦克斯韦谱表示： E E Ps(E)dE- )dE (4) 式中：K——玻耳兹曼常数，eV/K。 3.2.2.2相对于热中子通量水平的中能中子通量谱 在堆实验中常以修正的费米谱表示，即： Pa(E)dE=(E) (5) 式中：β——中能中子通量谱硬度， 一偏离费米谱修正指数； (E)- 一连接函数，典型的形式为： 0, 8(E) (6) E E -5.00)ep(~ ),E≥E. 3.05kT 式中E。缝合能，eV。 3.2.2.3相对于热中子通量水平的快中子通量谱 它对这类测量中的作用很小，可选用任意一种裂变谱（如瓦特，克朗倍或数值式等）表 示。 3.2.3比测定处理及修正因子 镉比Rca测量的目的是确定热中子通量和中能中子通量谱硬度。Rea测量本身技术比较 简单，但测得数据处理却很复杂，涉及到下列参数； a，中子通量谱参数T,α和β(被测目的量)， 3 EJ/T959--95 照射条件，包括片厚、盒壁厚ted、照射的环境介质温度T。和照射几何条件， 探测器材料的中子截面等。 c. 镉比测量数据处理的近似公式很多。采用近似公式不同，处理的结果亦不同。本标准提 供严格的数据处理公式，在此基础上，各实验室间的测量结果才能进行比较。 通常，热中子通量是以完全的麦克斯韦谱给出的，即： E E (7) 上式积分是归一的，故是表示总热中子通量。标准的热中子平均活化截面，和 共振积分I.的定义如下： E Cat(E) JdE (8) JdE 和 (9) 式（9)中的积分下限在有的截面数据手册中是0.5eV，这里采用0.55eV.在两者中无论 使用何值都不影响实际应用。 在热中子反应堆内或在以热中子占优的混合中子场内，热中子通量谱的上限能量为缝 合能E。，称为不完全麦克斯韦谱，或称截去上端麦克斯韦谐。为了考虑完全与不完全的差 别，需要引入截去上端热中子通量修正因子F.、截去上端反应率修正因子F。和截去上端 自屏因子G'th。它们的定义式分别如下： F'-J。(E)dE/小。(E)dE . (10) F-J。(E)gh(E)dE/小Ou(E)g(E)dE (11) 和 G'aJG(t) (E)g(E)dE/小.(E)g(E)dE ... ..…(12) 当探测片的活化截面服从1/V-律时，(11)式可简化为热中子密度谐截去上端修正因 子。 在中能区，通常引入镉切割能Eca概念，即： G(t,tca)o(E)(E)dE EeG(t)ot(E)g(E)dE... (13) 式中：G(t，tca）一包镉后探测器的自屏因子， tca一锯盒壁厚，cm。 应当指出，切割能的概念虽广泛使用，但仅当热中子透射镉盒的概率很小时，Ec的设 想才有意义.在盒壁厚tca≥0.05cm时，热中子透射镉盒的概率很小，见附录B(参考件）中 的Rb。在镉切割能概念的基础上，在中能区引入的修正因子有：缝合能以上的反应率对 4 EJ/T 95995 切割能以上的反应率比Fca镉切割能以上探测器自屏因子G和谐指标修正因子S.。它们的 定义分别为： Fcs-Je-G(t)o(E)gat.(E)dE//edG(t)o.(E)gmr(E)dE G,=JeG(t)o(E)ga.r(E)dE/Jed.(E)gmr(E)dE (15) 和 S. Ea0wt(E)nt.r(E)dE/0I. (16) 式中：6——费米谱的单位勒中能中子通量，n/cm·8， Rm.I——为中能和快中子通量谱的合写。 在式(12)和(15)中定义的自屏因子都带撤，以区别通常定义的、对完全麦克斯韦谱和费 米谱的量。在自屏因子计算中，应考虑中子散射，特别是共振散射和共振与势散射干涉的影 响。当划分为细致的多群结构时，如640群，各群的自屏因子表达式为（式中省略群标）： (17) (E(,X)+E((t-X))) 式中：20 的宏观总截面，cm-"， 探测片材料的宏观总截面，cm-"， Z,- 一探测片材料的宏观散射截面，cm-"， E(X)—指数积分函数。 式(17)是对探测片当入射中子为各向同性时写出的。若探测器为丝状，则自屏因子应