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一种瞬发中子衰减常数获得方法、装置、设备及系统

阅读：940发布：2020-05-17

IPRDB可以提供一种瞬发中子衰减常数获得方法、装置、设备及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种瞬发中子衰减常数获得方法，该方法包括以下步骤：利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子；在目标脉冲周期内，获取次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱；对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱；利用相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻；在目标脉冲周期内，对目标时刻至脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。可获得无瞬发中子高阶谐波的干扰下更为精确的瞬发中子基波衰减常数。本发明还公开了一种瞬发中子衰减常数获得装置、设备、系统及可读存储介质，具有相应的技术效果。，下面是一种瞬发中子衰减常数获得方法、装置、设备及系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种瞬发中子衰减常数获得方法，其特征在于，包括：

利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子；

在目标脉冲周期内，获取所述次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱；其中，所述中子计数率时间谱包括多个时间点的中子计数率；

对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱；

利用所述相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻；

在所述目标脉冲周期内，对所述目标时刻至所述脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。

2.根据权利要求1所述的瞬发中子衰减常数获得方法，其特征在于，所述获取所述次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱，包括：利用与所述次临界反应堆中不同位置的中子探测器相连接的时间多道分析器，获取所述次临界反应堆中不同位置的中子探测器在目标脉冲周期内分别记录的多个时间点的中子计数率。

3.根据权利要求1所述的瞬发中子衰减常数获得方法，其特征在于，对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱，包括：在获取到的中子计数率时间谱中确定出一个基准中子计数率时间谱；

将获取到的不同位置的中子计数率时间谱与所述基准中子计数率时间谱进行比值计算，获得不同位置的相对中子计数率时间谱。

4.根据权利要求1至3任一项所述的瞬发中子衰减常数获得方法，其特征在于，利用所述相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻，包括：利用所述相对中子计数率时间谱，确定出在预设时长内的变化差值小于预设阈值的目标时刻；其中，所述目标时刻为瞬发中子高阶谐波衰减完毕的时刻。

5.一种瞬发中子衰减常数获得装置，其特征在于，包括：

周期性脉冲中子注入模块，用于利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子；

中子计数率时间谱获取模块，用于在目标脉冲周期内，获取所述次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱；其中，所述中子计数率时间谱包括多个时间点的中子计数率；

相对中子计数率时间谱计算模块，用于对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱；

目标时刻确定模块，用于利用所述相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻；

瞬发中子基波衰减常数获取模块，用于在所述脉冲周期内，对所述目标时刻至所述目标脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。

6.根据权利要求5所述的瞬发中子衰减常数获得装置，其特征在于，所述目标时刻确定模块，具体用于利用所述相对中子计数率时间谱，确定出在预设时长内的变化差值小于预设阈值的目标时刻；其中，所述目标时刻为瞬发中子高阶谐波衰减完毕的时刻。

7.一种瞬发中子衰减常数获得设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述瞬发中子衰减常数获得方法的步骤。

8.一种瞬发中子衰减常数获得系统，其特征在于，包括：

脉冲中子源、至少两个中子探测器、时间多道分析器和如权利要求7所述的瞬发中子衰减常数获得设备；其中，所述脉冲中子源用于向次临界反应堆注入周期性脉冲中子；所述中子探测器布置于所述次临界反应堆中，以记录所在位置的中子计数率；所述时间多道分析器的输入端与所述中子探测器相连接，所述时间多道分析器的输出端与所述瞬发中子衰减常数获得设备相连接。

9.根据权利要求8所述的瞬发中子衰减常数获得系统，其特征在于，还包括：所述中子探测器通过放大器与所述时间多道分析器相连接。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述瞬发中子衰减常数获得方法的步骤。

说明书全文

一种瞬发中子衰减常数获得方法、装置、设备及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及次临界反应堆实验测量技术领域，特别是涉及一种瞬发中子衰减常数获得方法、装置、设备、系统及可读存储介质。

背景技术

[0002] 脉冲中子源法(PNS)，通过记录次临界反应堆在脉冲中子注入情况下的响应特性测量次临界反应性，是目前世界公认的最有效、最准确的次临界反应性测量方法，而精确的瞬发中子基波衰减常数是PNS方法的关键。

[0003] 由于次临界反应堆中瞬发中子基波与高阶谐波共存，高阶谐波的干扰使得PNS实验难以准确获得瞬发中子基波衰减常数。这导致实际的PNS法用于次临界度测量的精度受到影响，特别是对于深次临界反应堆的次临界反应性测量。

[0004] 综上所述，如何有效地获得瞬发中子基波衰减常数等问题，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种瞬发中子衰减常数获得方法、装置、设备、系统及可读存储介质，以获得准确的瞬发中子基波衰减常数，进一步提升PNS对次临界反应性测量结果的精度。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种瞬发中子衰减常数获得方法，包括：

[0008] 利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子；

[0009] 在目标脉冲周期内，获取所述次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱；其中，所述中子计数率时间谱包括多个时间点的中子计数率；

[0010] 对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱；

[0011] 利用所述相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻；

[0012] 在所述目标脉冲周期内，对所述目标时刻至所述脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。

[0013] 优选地，所述获取所述次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱，包括：

[0014] 利用与所述次临界反应堆中不同位置的中子探测器相连接的时间多道分析器，获取所述次临界反应堆中不同位置的中子探测器在目标脉冲周期内分别记录的多个时间点的中子计数率。

[0015] 优选地，对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱，包括：

[0016] 在获取到的中子计数率时间谱中确定出一个基准中子计数率时间谱；

[0017] 将获取到的不同位置的中子计数率时间谱与所述基准中子计数率时间谱进行比值计算，获得不同位置的相对中子计数率时间谱。

[0018] 优选地，利用所述相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻，包括：

[0019] 利用所述相对中子计数率时间谱，确定出在预设时长内的变化差值小于预设阈值的目标时刻；其中，所述目标时刻为瞬发中子高阶谐波衰减完毕的时刻。

[0020] 一种瞬发中子衰减常数获得装置，包括：

[0021] 周期性脉冲中子注入模块，用于利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子；

[0022] 中子计数率时间谱获取模块，用于在目标脉冲周期内，获取所述次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱；其中，所述中子计数率时间谱包括多个时间点的中子计数率；

[0023] 相对中子计数率时间谱计算模块，用于对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱；

[0024] 目标时刻确定模块，用于利用所述相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻；

[0025] 瞬发中子基波衰减常数获取模块，用于在所述脉冲周期内，对所述目标时刻至所述目标脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。

[0026] 优选地，所述目标时刻确定模块，具体用于利用所述相对中子计数率时间谱，确定出在预设时长内的变化差值小于预设阈值的目标时刻；其中，所述目标时刻为瞬发中子高阶谐波衰减完毕的时刻。

[0027] 一种瞬发中子衰减常数获得设备，包括：

[0028] 存储器，用于存储计算机程序；

[0029] 处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述瞬发中子衰减常数获得方法的步骤。

[0030] 一种瞬发中子衰减常数获得系统，包括：

[0031] 脉冲中子源、至少两个中子探测器、时间多道分析器和如上述的瞬发中子衰减常数获得设备；其中，所述脉冲中子源用于向次临界反应堆注入周期性脉冲中子；所述中子探测器布置于所述次临界反应堆中，以记录所在位置的中子计数率；所述时间多道分析器的输入端与所述中子探测器相连接，所述时间多道分析器的输出端与所述瞬发中子衰减常数获得设备相连接。

[0032] 优选地，还包括：

[0033] 所述中子探测器通过放大器与所述时间多道分析器相连接。

[0034] 一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述瞬发中子衰减常数获得方法的步骤。

[0035] 应用本发明实施例所提供的方法，首先，利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子。然后，在目标脉冲周期内，获取次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱；其中，中子计数率时间谱包括多个时间点的中子计数率。由于次临界的反应堆中，当瞬发中子高阶谐波衰减完毕前，瞬发中子基波与瞬发中子高阶谐波共存，因此，记录的中子计数率时间谱中的中子计数率所计数的中子包括瞬发中子基波和瞬发中子高阶谐波。对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱。由于瞬发中子基波和瞬发中子高阶谐波叠加阶段随时间的变化而变化。而当瞬发中子谐波衰减完毕后，中子计数率时间谱中所记录的中子计数率则仅为瞬发中子基波。又因在次临界反应堆中，同一时刻、不同位置的仅含瞬发中子基波的中子计数率具有一定的比例关系。因此，可以利用相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻。确定出目标时刻之后，便可在目标脉冲周期内，对目标时刻至脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。此时，用于计算瞬发中子基波衰减常数的中子计数率无瞬发中子高阶谐波。也就是说，最终可在无瞬发中子高阶谐波的干扰下，获得更加精准的瞬发中子基波衰减常数。

[0036] 相应地，本发明实施例还提供了与上述瞬发中子衰减常数获得方法相对应的瞬发中子衰减常数获得装置、设备、系统和可读存储介质，具有上述技术效果，在此不再赘述。

附图说明

[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0038] 图1为本发明实施例中一种瞬发中子衰减常数获得方法的实施流程图；

[0039] 图2为本发明实施例中注入的周期性脉冲中子示意图；

[0040] 图3为本发明实施例中目标时刻与目标脉冲周期的关系示意图；

[0041] 图4为本发明实施例的“启明星1#”反应堆横切面结构示意图；

[0042] 图5(a)为本发明实施例的反射层的中子计数率时间谱；

[0043] 图5(b)为本发明实施例的快中心能谱区一区的中子计数率时间谱；

[0044] 图5(c)为本发明实施例的快中心能谱区二区的中子计数率时间谱；

[0045] 图5(d)为本发明实施例的屏蔽层的中子计数率时间谱；

[0046] 图6(a)为本发明实施例的快中心能谱区一区的相对中子计数率时间谱；

[0047] 图6(b)为本发明实施例的快中心能谱区二区的相对中子计数率时间谱；

[0048] 图6(c)为本发明实施例的反射层的相对中子计数率时间谱；

[0049] 图7为本发明实施例中一种瞬发中子衰减常数获得装置的结构示意图；

[0050] 图8为本发明实施例中一种瞬发中子衰减常数获得设备的结构示意图；

[0051] 图9为本发明实施例中一种瞬发中子衰减常数获得系统的结构示意图。

具体实施方式

[0052] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0053] 请参考图1，图1为本发明实施例中一种瞬发中子衰减常数获得方法的流程图，该方法包括以下步骤：

[0054] S101、利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子。

[0055] 利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子。其中周期性脉冲中子可参见图2所示。图2中的Q(t)为脉冲中子源强度，T为脉冲周期，t为时间。

[0056] S102、获取次临界反应堆内不同位置在目标脉冲周期内的中子计数率时间谱。

[0057] 其中，中子计数率时间谱包括多个时间点的中子计数率。

[0058] 具体的，可利用与次临界反应堆中不同位置的中子探测器相连接的时间多道分析器，获取次临界反应堆中不同位置的中子探测器在目标脉冲周期内分别记录的多个时间点的中子计数率。需要说明的是，在利用中子探测器记录其所在位置的瞬发中子计数率的过程中，当瞬发中子高阶谐波还未衰减完毕之前，瞬发中子计数率所记录的中子计数率包括瞬发中子基波和瞬发中子高阶谐波。脉冲中子源注入次临界反应堆后，中子探测器Di所在位置处的中子通量密度随时间的变化可近似表示为：其中ri为探测器Di所在的空间位置；E为中于能量；t为时间；An为常数，表示第n阶瞬发中于谐波的初始幅度；e为自然指数；αn为第n阶瞬发中子谐波的衰减常数，其中α1为瞬发中子基波衰减常数；为第n阶瞬发中子谐波在ri位置处的值。

[0059] 探测器Di的中子计数率ni(t)可表示为：

[0060] 其中：∑x(E)为中子探测器的宏观响应截面。

[0061] 具体的，利用时间多道分析器记录各中子探测器的中子计数率随时间的变化，得出中子计数率时间谱。在本发明实施例中，仅需记录次临界反应堆中两个不同位置的中子计数率时间谱，即可获取瞬发中子衰减常数。优选地，由于仅有两个位置的中子计数率时间谱，可能会存在偶然性，可选两个以上位置的中子计数率时间谱进行相互参照对比，使得最终获得的瞬发中子衰减常数更为准确。

[0062] S103、对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱。

[0063] 对获取到的不同位置的中子计数率时间谱，执行比值计算，将计算得到的比值作为两个不同位置的中子计数率时间谱的相对中子计数率时间谱。当有且仅以两个不同位置的中子计数时间谱时，可以之间将两个中子计数率时间谱进行比值计算。

[0064] 假设有两个中子探测器Di、Dj分别位于次临界反应堆不同位置。中子探测器Di、Dj的计数率比值为：

[0065] 优选地，当有两个以上的中子计数器时，相对中子计数率时间谱的获取方式如下：

[0066] 步骤一、在获取到的中子计数率时间谱中确定出一个基准中子计数率时间谱；

[0067] 步骤二、将获取到的不同位置的中子计数率时间谱与基准中子计数率时间谱进行比值计算，获得不同位置的相对中子计数率时间谱。

[0068] 为便于描述，下面将上述两个步骤结合起来进行说明。

[0069] 为了方便对比，可以在多个中子计数率时间谱中随机选择出一个基准中子计数率时间谱。然后，将其他不同位置的中子计数率时间谱与基准种子计数率时间谱进行比值计算。如此，便可获得不同位置的相对中子计数率时间谱。

[0070] S104、利用相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻。

[0071] 在次临界反应堆中，瞬发中子基波和瞬发中子高阶谐波均会衰减，且高阶谐波的衰减比基波的衰减更快。因此，在瞬发中子高阶谐波衰减完毕之后，所记录的中子计数率时间谱则无瞬发中子高阶谐波的干扰，此时在次临界反应堆中的不同位置的中子计数率时间谱之间的比值趋近一个常数。因此，可以通过相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻。

[0072] 假设有两个中子探测器Di、Dj分别位于次临界反应堆不同位置。在次临界反应堆中，衰减常数αn均为负值，并且绝对值|α1|＜|α2|＜|α3|＜...。因此，瞬发中子高阶谐波衰减比基波更快。在tw时刻后，n≥2的瞬发中子高阶谐波衰减到近似零，此时次临界反应堆中仅剩n＝1的瞬发中子基波。在tw时刻之后， (tw≤t≤T)。tw时刻即为目标时刻，也就是说，在tw时刻瞬发中子高次谐波衰减完毕。当有多个中子探测器时，可以从多个相对中子计数率时间谱中分别确定出一个tw时刻，然后可以为tw时刻求平均，将计算得到的均值作为目标时刻。

[0073] 在确定目标时刻时，可利用相对中子计数率时间谱，确定出在预设时长内的变化差值小于预设阈值的目标时刻；其中，目标时刻为瞬发中子高阶谐波衰减完毕的时刻。也就是说，在确定目标时刻时，可以对相对中子计数率时间谱的变化差值进行计算，具体的，即计算预设时长内的变化差值，当该变化差值小于预设阈值时，则可以确定中子计数率时间谱的已趋近常数，该时刻即可表明瞬发中子高阶谐波衰减完毕，即确定出了目标时刻。

[0074] S105、在目标脉冲周期内，对目标时刻至脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。

[0075] 由于目标时刻之后，所记录的中子计数率无瞬发中子高阶谐波的干扰，因此，在目标脉冲周期内，自目标时刻至目标脉冲周期的技术时刻之间的中子技术率则仅为瞬发中子基波的计数率。因此，可对对目标时刻至脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，可获的瞬发中子基波衰减常数。具体的，如何进行拟合处理，可参见现有的拟合处理过程，在此不再赘述。

[0076] 请参考图3，由tw时刻开始至一个脉冲中子周期结束期间的中子计数率进行指数衰减拟合，得到不受瞬发中子谐波干扰的瞬发中子基波衰减常数α1。即，可有效消除次临界反应堆，脉冲中子源实验中的瞬发中子高阶谐波干扰。与传统的“抛道法”或者经验方法不同，本发明实施例采用两个及两个以上的探测器对应的瞬发中子计数率时间谱比例关系，通过比例关系得到纯净的瞬发中子基波衰减模式，并拟合得到精确的瞬发中子基波衰减常数。

[0077] 应用本发明实施例所提供的方法，首先，利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子。然后，在目标脉冲周期内，获取次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱；其中，中子计数率时间谱包括多个时间点的中子计数率。由于次临界的反应堆中，当瞬发中子高阶谐波衰减完毕前，瞬发中子基波与瞬发中子高阶谐波共存，因此，记录的中子计数率时间谱中的中子计数率所计数的中子包括瞬发中子基波和瞬发中子高阶谐波。对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱。由于瞬发中子基波和瞬发中子高阶谐波叠加阶段随时间的变化而变化。而当瞬发中子谐波衰减完毕后，中子计数率时间谱中所记录的中子计数率则仅为瞬发中子基波。又因在次临界反应堆中，同一时刻、不同位置的仅含瞬发中子基波的中子计数率具有一定的比例关系。因此，可以利用相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻。确定出目标时刻之后，便可在目标脉冲周期内，对目标时刻至脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。此时，用于计算瞬发中子基波衰减常数的中子计数率无瞬发中子高阶谐波。也就是说，最终可在无瞬发中子高阶谐波的干扰下，获得更加精准的瞬发中子基波衰减常数。

[0078] 为便于本领域技术人员更好的理解本发明实施例所提供的技术方案，下面结合具体的应用场景为例，对本发明实施例所提供的技术方案进行详细说明。

[0079] 获取并利用瞬发中子衰减常数确定次临界度的实现过程如下：

[0080] (1)、利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子，同时利用在次临界反应堆中布置的2个或2个以上中子探测器，记录其所在位置的瞬发中子计数率。其中，瞬发中子基波和瞬发中子高阶谐波均对瞬发中子计数率有贡献的；

[0081] (2)、中子探测器输出电信号经信号线缆输入放大器，再由放大器输入多道分析器，多道分析器记录中子探测器的中子计数率随时间的变化，得出中子计数率时间谱；

[0082] (3)、多道分析器将中子计数率时间谱输入数据采集计算机；数据采集计算机采集中子计数率时间谱的数据，并执行中子计数率时间谱的比例计算，得出中子级数率时间谱的比例值；

[0083] (4)、中子计数率时间谱的比例值在瞬发中子基波和瞬发中子谐波叠加阶段随时间变化；以一个脉冲中子周期开始为零时刻，在一个脉冲中子周期内，中子计数率时间谱的比例值，开始恒定的时刻定义为tw，自tw时刻开始至一个脉冲中子周期结束期间，瞬发中子计数率中仅含有瞬发中子基波；

[0084] (5)、由tw时刻开始至一个脉冲中子周期结束期间的中子计数率进行指数衰减拟合，得到不受瞬发中子谐波干扰的瞬发中子衰减常数α；

[0085] (6)、由瞬发中子衰减常数α，通过瞬发中子衰减常数法得到精确的次临界反应堆的次临界度。

[0086] 具体应用时，以在“启明星1#”次临界反应堆上开展的脉冲中子源实验为例进行说明。如图4所示，“启明星1#”次临界反应堆，包括快中子能谱区10、热中子能谱区11、反射层12、屏蔽层13；脉冲中子源9，向反应堆内注入周期性脉冲，脉冲频率50赫兹，脉冲宽度5微秒。屏蔽层中子探测器14放置于屏蔽层；快中子能谱区中子探测器1#15、快中子能谱区中子探测器2#16放置于快中子能谱区10；反射层中子探测器17放置于反射层12；并通过信号线缆5与放大器6、时间多道分析器7、数据采集计算机8连接，用于记录一个脉冲周期内各探测器位置处的中子计数率随时间的变化。

[0087] 脉冲中子源实验中由时间多道分析器直接输出的各中子探测器的中子计数率随时间变化曲线见图5(a)、图5(b)、图5(c)和图5(d)所示。由图5(a)、图5(b)、图5(c)和图5(d)所示曲线经过“抛道法”拟合得到的瞬发中子衰减常数α见表1所示。

[0088] 从表1中可以看出，由不同位置中子探测器测量到的瞬发中子衰减常数α具有明显的不同，无法得到唯一的、与中子探测器位置无关的反应堆次临界度。

[0089]

[0090] 表1

[0091] 请参考图6(a)、图6(b)和图6(c)，从图6(a)、图6(b)和图6(c)可以看出，达到tw时刻后，相对中子计数率时间谱会随时间变化趋于常数，即比值不再变化。按本发明实施例所描述的瞬发中子衰减常数获取方法中的利用相对中子计数率时间谱，可以将瞬发中子高阶谐波滤除，以屏蔽层中子探测器测量到的中子计数率为基准，其他中子探测器测量到的中子计数率比值见图z。基于上述方法实施例的描述的技术方案，可以得到在一个脉冲中子周期内，从脉冲中子注入次临界反应堆开始直至tw时刻，中子探测器计数率比值随时间变化。特别是，在0～tw时间段内，瞬发中子基波与谐波并存；而在tw时刻后，中子探测器计数率比值开始趋于常数，不随时间变化，此时中子计数率中仅含有纯净的瞬发中子基波。

[0092] 在一个脉冲中子周期内，利用tw时刻后的中子探测器计数率随时间变化曲线拟合得到瞬发中子衰减常数α，该α值为瞬发中子基波衰减常数，可准确表征次临界反应堆的次临界度。结果见表1所示。

[0093] 本发明实施例所提供的技术方案可有效消除次临界反应堆脉冲中子源实验中瞬发中子高阶谐波的干扰，大幅提升次临界反应堆瞬发中子基波衰减常数的测量精度。

[0094] 相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种瞬发中子衰减常数获得装置，下文描述的瞬发中子衰减常数获得装置与上文描述的瞬发中子衰减常数获得方法可相互对应参照。

[0095] 参见图7所示，该装置包括以下模块：

[0096] 周期性脉冲中子注入模块101，用于利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子；

[0097] 中子计数率时间谱获取模块102，用于在目标脉冲周期内，获取次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱；其中，中子计数率时间谱包括多个时间点的中子计数率；

[0098] 相对中子计数率时间谱计算模块103，用于对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱；

[0099] 目标时刻确定模块104，用于利用相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻；

[0100] 瞬发中子基波衰减常数获取模块105，用于在脉冲周期内，对目标时刻至目标脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。

[0101] 应用本发明实施例所提供的装置，首先，利用脉冲中子源向次临界反应堆注入周期性脉冲中子。然后，在目标脉冲周期内，获取次临界反应堆内不同位置的中子计数率时间谱；其中，中子计数率时间谱包括多个时间点的中子计数率。由于次临界的反应堆中，当瞬发中子高阶谐波衰减完毕前，瞬发中子基波与瞬发中子高阶谐波共存，因此，记录的中子计数率时间谱中的中子计数率所计数的中子包括瞬发中子基波和瞬发中子高阶谐波。对获取到的不同位置的中子计数率时间谱进行比值计算，获得相对中子计数率时间谱。由于瞬发中子基波和瞬发中子高阶谐波叠加阶段随时间的变化而变化。而当瞬发中子谐波衰减完毕后，中子计数率时间谱中所记录的中子计数率则仅为瞬发中子基波。又因在次临界反应堆中，同一时刻、不同位置的仅含瞬发中子基波的中子计数率具有一定的比例关系。因此，可以利用相对中子计数率时间谱，确定出瞬发中子高阶谐波衰减完毕的目标时刻。确定出目标时刻之后，便可在目标脉冲周期内，对目标时刻至脉冲周期的结束时刻之间的中子计数率进行指数衰减拟合处理，获得瞬发中子基波衰减常数。此时，用于计算瞬发中子基波衰减常数的中子计数率无瞬发中子高阶谐波。也就是说，最终可在无瞬发中子高阶谐波的干扰下，获得更加精准的瞬发中子基波衰减常数。

[0102] 在本发明的一种具体实施方式中，中子计数率时间谱获取模块102，具体用于利用与次临界反应堆中不同位置的中子探测器相连接的时间多道分析器，获取次临界反应堆中不同位置的中子探测器在目标脉冲周期内分别记录的多个时间点的中子计数率。

[0103] 在本发明的一种具体实施方式中，相对中子计数率时间谱计算模块103，包括：

[0104] 基准中子技术率时间谱确定单元，用于在获取到的中子计数率时间谱中确定出一个基准中子计数率时间谱；

[0105] 相对中子技术率时间谱获得单元，用于将获取到的不同位置的中子计数率时间谱与基准中子计数率时间谱进行比值计算，获得不同位置的相对中子计数率时间谱。

[0106] 在本发明的一种具体实施方式中，目标时刻确定模块104，具体用于利用相对中子计数率时间谱，确定出在预设时长内的变化差值小于预设阈值的目标时刻；其中，目标时刻为瞬发中子高阶谐波衰减完毕的时刻。

[0107] 相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种瞬发中子衰减常数获得设备，下文描述的一种瞬发中子衰减常数获得设备与上文描述的一种瞬发中子衰减常数获得方法可相互对应参照。

[0108] 参见图8所示，该瞬发中子衰减常数获得设备包括：

[0109] 存储器D1，用于存储计算机程序；

[0110] 处理器D2，用于执行计算机程序时实现上述方法实施例的瞬发中子衰减常数获得方法的步骤。

[0111] 相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种瞬发中子衰减常数获得系统，下文描述的一种瞬发中子衰减常数获得系统与上文描述的一种瞬发中子衰减常数获得方法和设备可相互对应参照。

[0112] 该瞬发中子衰减常数获得系统包括：

[0113] 脉冲中子源、至少两个中子探测器、时间多道分析器和如上述的瞬发中子衰减常数获得设备；其中，脉冲中子源用于向次临界反应堆注入周期性脉冲中子；中子探测器布置于次临界反应堆中，以记录所在位置的中子计数率；时间多道分析器的输入端与中子探测器相连接，时间多道分析器的输出端与瞬发中子衰减常数获得设备相连接。

[0114] 优选地，中子探测器通过放大器与时间多道分析器相连接。

[0115] 具体的，当瞬发中子衰减常数获得设备具体为采集计算机时，请参见图9所示。其中，脉冲中子源2，用于向次临界反应堆1注入周期性脉冲中子；中子探测器，包括第一中子探测器3和第二中子探测器4，布置于次临界反应堆1中；记录其所在位置的瞬发中子计数率；放大器6，与第一中子探测器3和第二中子探测器4连接；时间多道分析器7，与放大器6连接，用于记录中子探测器的中子计数率时间谱；数据采集计算机8，与时间多道分析器7连接，数据采集计算机8采集中子计数率时间谱的数据，并执行中子计数率时间谱的比例计算，得出中子级数率时间谱的比例值。信号线缆5，第一中子探测器3、第二中子探测器4、放大器6、时间多道分析器7及数据采集计算机8之间通过信号线缆5连接。其中，第一中子探测器与第二中子探测器仅用于描述存在两个不同位置的中子探测器，中子探测器本身无先后区别。

[0116] 相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种瞬发中子衰减常数获得方法可相互对应参照。

[0117] 一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的瞬发中子衰减常数获得方法的步骤。

[0118] 该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。

[0119] 专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

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一种瞬发中子衰减常数获得方法、装置、设备及系统

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