鈾部件濃縮度和年齡測量技術(shù)研究.pdf

1、核武器采用钚或高濃鈾兩種裂變材料，武器拆卸后對這兩種材料的測量是核查技術(shù)研究的重點。國內(nèi)外已對钚材料開展過全面深入的研究，當(dāng)前，鈾部件的測量是核查技術(shù)研究的熱點與難點問題。其中，濃縮度是鈾材料最基本的屬性，一直是核查最關(guān)注的對象之一;而濃縮鈾的年齡可以給出一些歷史信息，能夠判斷該材料是否為指定型號批次的武器，也受到越來越多的關(guān)注。
　　通過對核材料的特征γ射線譜進行分析一直是最常用的無損分析方法。這種分析方法中，鈾的濃縮度是通過2

2、34U、235U、238U三種同位素的活度比關(guān)系得到的，而鈾年齡是利用子母核的活度比隨時間的變化關(guān)系確定的?？梢?，不同核素的活度比測量是濃縮度和年齡分析的關(guān)鍵，而活度比的測量中最大的影響因素就是探測效率比值的確定。為了得到所需射線的探測效率比值，本論文分別采用了絕對效率法和相對效率法兩種分析方法。
　　首先采用Geant4程序包開展了鈾部件模擬，獲得了相應(yīng)特征射線的絕對探測效率，并結(jié)合實測能譜數(shù)據(jù)給出了濃縮度結(jié)果，與參考值符合較好

3、。
　　本論文著重開展了完全基于實驗的相對效率分析方法研究。濃縮度測量方面主要基于PC/FRAM軟件開展研究，重點對兩個自帶的鈾分析參數(shù)“Uhienr.pst”和“Uloenr.pst”進行了細致的研究。最終給出了適用于高濃縮鈾部件分析的優(yōu)化參數(shù)，采用此參數(shù)分析時無需考慮本底干擾，能夠較快的給出可靠的濃縮度結(jié)果。
　　本論文還開展了鈾部件年齡的測量研究。首先對U-Bi法開展了實驗研究，該方法主要利用效率曲線法分析獲得所需的活

4、度比信息，結(jié)合實驗具體情況，分析了這種方法的優(yōu)缺點。針對U-Bi法中存在相對效率擬合精度差問題，提出了相近效率法的分析思路，選用了227Th和235U這對子母核，并對一4kg的高濃鈾部件進行了測量，分析給出的鈾年齡結(jié)果為50.5年，這與該部件的參考年齡接近。
　　通過本論文的研究，初步解決了鈾部件的濃縮度和年齡測量問題。取得的主要成果在于首次提出了一種新的濃縮鈾年齡無損測量方法—227Th-235U分析方法，該方法只需對230ke