用于核保障中核材料衡算的液體閃爍體中子多重性測(cè)量裝置

程毅梅，許小明，尹洪河，柏 磊，祝利群

(中國(guó)原子能科學(xué)研究院 放射化學(xué)研究所，北京 102413)

隨著核工業(yè)的發(fā)展，世界范圍內(nèi)的U、Pu材料越來(lái)越多，防止核擴(kuò)散已成為當(dāng)今國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的問(wèn)題。由于U、Pu均可產(chǎn)生裂變中子，因此，利用中子探測(cè)技術(shù)并結(jié)合同位素豐度對(duì)其進(jìn)行非破壞性分析，是核保障領(lǐng)域最常用的手段。中子多重性測(cè)量技術(shù)在核保障領(lǐng)域，特別是核材料衡算方面具有重要的意義。

中國(guó)原子能科學(xué)研究院在特殊核材料(SNM)及核廢物非破壞性中子分析的研究工作中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，先后自主研制了有源井型(AWCC)符合中子探測(cè)器、桶裝核廢物中子檢測(cè)裝置(已在設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)投入使用)以及中子多重性測(cè)量裝置。這類(lèi)探測(cè)器均基于3He正比計(jì)數(shù)管3He(n,p)反應(yīng)，通過(guò)探測(cè)由裂變產(chǎn)生并經(jīng)聚乙烯慢化的熱中子符合事件來(lái)確定SNM的質(zhì)量，其符合門(mén)寬時(shí)間在ms量級(jí)。

由于3He氣體一直受制于歐美國(guó)家，國(guó)際市場(chǎng)上3He正比計(jì)數(shù)管價(jià)格居高不下，限制了該類(lèi)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展，故有必要研發(fā)替代3He中子計(jì)數(shù)管的技術(shù)。液體閃爍體(液閃)探測(cè)器可實(shí)現(xiàn)對(duì)快中子的探測(cè)，使符合門(mén)寬時(shí)間達(dá)到ns量級(jí)。液閃探測(cè)器能有效降低偶然符合事件的影響，并在高本底環(huán)境中，能以更短的時(shí)間獲得更佳的測(cè)量精度。另外，相較于3He正比計(jì)數(shù)管，液閃探測(cè)器具有更好的能量分辨特性，對(duì)于不純的Pu金屬、PuO2以及高濃鈾，能有效地對(duì)(α,n)中子和裂變中子進(jìn)行區(qū)分。且液閃探測(cè)器價(jià)格遠(yuǎn)低于3He正比計(jì)數(shù)管，因此在中子測(cè)量中采用液閃探測(cè)器可有效節(jié)約成本、提高性能。

國(guó)內(nèi)外在液閃探測(cè)器測(cè)量中子方面已開(kāi)展了不少研究。美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室初步開(kāi)發(fā)了一種液閃中子探測(cè)裝置模型[1]；部分國(guó)外研究機(jī)構(gòu)亦基于液閃探測(cè)器開(kāi)展了針對(duì)核材料測(cè)量方面的研究[2-4]，這些研究多建立在模擬計(jì)算上；同時(shí)，蘭開(kāi)斯特大學(xué)為滿足液閃中子多重性實(shí)時(shí)測(cè)量要求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的快速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[5]?；鸺姽こ虒W(xué)院的張全虎、莊琳、黎素芬等基于液閃探測(cè)器，通過(guò)模擬計(jì)算的方式開(kāi)展了一系列中子多重性相關(guān)模擬研究[6-8]。但在液閃探測(cè)器中子多重性測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用研究方面，文獻(xiàn)報(bào)道較少。

本文通過(guò)采用多個(gè)液閃探測(cè)器組成緊密排布的液閃探測(cè)器陣列(測(cè)量裝置)，結(jié)合后續(xù)的n-γ脈沖形狀甄別電子學(xué)系統(tǒng)和相關(guān)的數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)基于液閃探測(cè)器的中子多重性測(cè)量開(kāi)展相關(guān)研究。

1 測(cè)量原理

1.1 液閃探測(cè)器工作原理

探測(cè)器主要包括液閃、光學(xué)收集系統(tǒng)(反射層、耦合劑、光導(dǎo)、光電倍增管(PMT))以及分壓器(光電倍增管的前放)，如圖1所示。

圖1 液閃探測(cè)器結(jié)構(gòu)原理圖[9]Fig.1 Structural schematic for liquid scintillation detector[9]

圖2 對(duì)應(yīng)于γ和中子事件光電倍增管電流脈沖和積分脈沖隨時(shí)間的變化關(guān)系[10]Fig.2 Current pulses from PMT and integral pulses vs time for γ and neutron events[10]

1.2 n/γ甄別原理

中子主要與液閃中的H原子發(fā)生彈性散射產(chǎn)生反沖質(zhì)子；而γ光子則通過(guò)光電效應(yīng)、康普頓散射等作用產(chǎn)生次級(jí)電子。兩者輸出的電流脈沖和積分脈沖差異如圖2所示，γ信號(hào)的脈沖衰退時(shí)間較短，而中子則相對(duì)長(zhǎng)很多。基于該差異，即可實(shí)現(xiàn)兩種信號(hào)的甄別。

1.3 多重性測(cè)量原理

中子多重性[11-13]測(cè)量技術(shù)是一種通過(guò)測(cè)量核材料裂變中子的多重性分布以實(shí)現(xiàn)對(duì)核材料進(jìn)行準(zhǔn)確定量分析的快速NDA技術(shù)，測(cè)量過(guò)程中無(wú)需標(biāo)樣刻度，可區(qū)分裂變中子與非裂變中子，從而降低非裂變中子干擾和基體材料影響。

以Pu材料為例，理想情況下，根據(jù)中子多重性測(cè)量信息，能測(cè)定樣品中有效240Pu(有效240Pu定義為樣品中所有Pu的偶核同位素產(chǎn)生等效于240Pu產(chǎn)生的符合中子計(jì)數(shù)率)的質(zhì)量m240。若樣品中Pu的同位素組分已知，則可推算得到總Pu量m：

(1)

式中，f238、f240、f242為樣品中存在的238Pu、240Pu、242Pu的豐度。

2 液閃中子多重性測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置的建立

2.1 液閃探測(cè)器的選擇

對(duì)含10 g Pu的樣品，使用3種尺寸的BC-501型液閃探測(cè)器進(jìn)行研究，針對(duì)其n/γ甄別性能(以品質(zhì)因數(shù)M表示)和探測(cè)效率等主要評(píng)估指標(biāo)得到的測(cè)試結(jié)果列于表1。

表1 各尺寸液閃探測(cè)器性能對(duì)比Table 1 Performance comparison for liquid scintillation detectors with different sizes

注：Cs為137Cs源在康普頓電子光產(chǎn)額響應(yīng)曲線中的康普頓邊所對(duì)應(yīng)的電子能量，1Cs=477 keV

根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，n/γ甄別性能與計(jì)數(shù)率(探測(cè)效率)是互相對(duì)立的兩個(gè)特性，即隨著探測(cè)器體積的增大，n/γ甄別性能逐漸降低，而探測(cè)效率則逐漸增大。經(jīng)權(quán)衡后確定選擇Saint-Gobain公司生產(chǎn)的φ12.7 cm×12.7 cm的液閃探測(cè)器。

2.2 配套電子學(xué)系統(tǒng)的建立

脈沖形狀甄別電子學(xué)系統(tǒng)基于過(guò)零時(shí)間法原理。考慮后端脈沖形狀甄別電子學(xué)系統(tǒng)需同時(shí)處理多路由光電倍增管輸出的快信號(hào)，選定德國(guó)Mesytec公司生產(chǎn)的MPD-4模塊，該模塊能同時(shí)對(duì)4路液閃探測(cè)器輸出的信號(hào)進(jìn)行甄別。

在多探頭的中子多重性分析測(cè)量中，為滿足MPD-4脈沖形狀甄別模塊后端數(shù)據(jù)收集/處理電子學(xué)系統(tǒng)的功能要求，選擇Fast ComTec GmbH公司生產(chǎn)的6(5+1)輸入10 GHz TOF多路定標(biāo)器MCS6A以及配套的數(shù)據(jù)采集軟件MCS6A。由MPD-4模塊以及MCS6A多路定標(biāo)器構(gòu)成的用于中子多重性測(cè)量的n/γ脈沖形狀甄別及后端數(shù)據(jù)采集/處理電子學(xué)系統(tǒng)示于圖3。

2.3 數(shù)據(jù)處理軟件的開(kāi)發(fā)

為實(shí)現(xiàn)裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)MCS6A所得到測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理，編寫(xiě)了配套的數(shù)據(jù)處理軟件，功能主要包括本底刻度、對(duì)MCS6A數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的符合關(guān)系分析、多重性分布獲取以及多重性數(shù)據(jù)計(jì)算及結(jié)果分析等，部分軟件界面如圖4所示。

圖3 電子學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure schematic of electronics system

2.4 實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1) 模擬優(yōu)化

通過(guò)采用模擬計(jì)算的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。采用6個(gè)液閃探測(cè)器所構(gòu)成的探測(cè)器陣列如圖5所示，探測(cè)器緊密排布圍成的腔體為邊長(zhǎng)15.24 cm的密閉正方體，此時(shí)探測(cè)器間無(wú)屏蔽。

按照以上幾何結(jié)構(gòu)，結(jié)合模擬計(jì)算得到的結(jié)果列于表2。

圖4 數(shù)據(jù)處理軟件部分界面Fig.4 Partial interface of data processing software

圖5 6個(gè)液閃探測(cè)器構(gòu)成的模擬裝置幾何結(jié)構(gòu)Fig.5 Geometry structure of device with 6 detectors

表2 6個(gè)液閃探測(cè)器計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation results for 6 liquid scintillation detectors

模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)閾值選擇為0.25Cs時(shí)液閃探測(cè)器陣列探測(cè)效率較高，對(duì)最終的裝置性能有利，因此在最終實(shí)現(xiàn)中子多重性模擬測(cè)量裝置時(shí)優(yōu)先考慮該結(jié)構(gòu)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)液閃探測(cè)器緊密排列時(shí)的探測(cè)效率達(dá)最大，這樣，在保證樣品腔內(nèi)徑12 cm的前提下，計(jì)算得到樣品腔內(nèi)壁與探測(cè)器表面有1.62 cm的空隙，因此腔壁厚度可在0～1.62 cm間進(jìn)行調(diào)整。又由衰減因子e-μl(其中μ為腔壁材料對(duì)于γ射線的線衰減系數(shù)，l為腔壁厚度)可看到，腔壁越厚，則對(duì)γ射線的屏蔽效果越好，因此將腔壁厚度定為1.62 cm，從而減小后端脈沖甄別電子學(xué)系統(tǒng)的壓力。為增大中子的散射概率，提高液閃探測(cè)器對(duì)樣品所發(fā)射中子的探測(cè)效率，液閃單元應(yīng)盡量靠近樣品腔。為降低外部中子對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，需在液閃單元之間填充聚乙烯。由于中子信號(hào)強(qiáng)度隨聚乙烯厚度的增加呈指數(shù)衰減，考慮到裝置的結(jié)構(gòu)，厚度選擇為13 cm。根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)得到的中子多重性測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)模擬如圖6所示。

圖6 液閃中子測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)模擬圖Fig.6 Simulated structure for neutron measurement device based on liquid scintillation detector

按照以上裝置模型，分別在不加鉛屏蔽和添加鉛屏蔽的條件下得到探測(cè)效率的模擬計(jì)算結(jié)果列于表3。

表3 優(yōu)化設(shè)計(jì)后液閃探測(cè)器中子多重性測(cè)量裝置探測(cè)效率計(jì)算結(jié)果Table 3 Calculation detection efficiency for optimized neutron multiplicity counter based on liquid scintillation detector

從以上結(jié)果可看出，通過(guò)添加該厚度的聚乙烯介質(zhì)能起到增加中子散射率、提高中子探測(cè)效率的作用；同時(shí)也能起到消除外部中子影響的作用。添加鉛屏蔽后，雖在一定程度上略微降低了探測(cè)效率，但可很好減輕后端脈沖形狀甄別電子學(xué)系統(tǒng)的壓力。

2) 實(shí)驗(yàn)裝置的建立

根據(jù)通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的裝置參數(shù)，結(jié)合6臺(tái)液閃探測(cè)器及配套的電子學(xué)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件，開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)裝置的搭建工作，其中鉛制樣品腔的內(nèi)徑為12 cm，鉛壁厚度為1.5 cm；聚乙烯屏蔽體的高度為20 cm，厚度為13 cm。

3 裝置性能測(cè)試

3.1 n/γ脈沖形狀甄別性能測(cè)試

測(cè)試中采用了源強(qiáng)為5×104s-1的252Cf中子源。測(cè)試時(shí)，分別對(duì)6個(gè)不同序列號(hào)(321、322、323、324、325、326)液閃探測(cè)器在兩種不同閾值(0.25Cs、0.5Cs)設(shè)定下，利用AMPTEK多道譜儀觀察各探測(cè)器的n/γ甄別譜。在源與探頭間添加一定厚度的鉛屏蔽以降低γ射線的影響。所采用的鉛屏蔽為裝置自帶鉛制樣品桶，厚度為15 mm。同時(shí)，根據(jù)放射源的源強(qiáng)，為提高統(tǒng)計(jì)性，擬定每次測(cè)量的時(shí)間為100 s。圖7為閾值設(shè)定為0.25Cs和0.5Cs時(shí)各液閃探測(cè)器的n/γ甄別譜。

圖7 裝置n/γ甄別譜Fig.7 n/γ discriminated spectra of device

測(cè)試結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)加以計(jì)算可得到各探測(cè)器在兩種閾值設(shè)定下的M，列于表4。從測(cè)試結(jié)果可看出，基于所采用的n/γ脈沖形狀甄別方法，通過(guò)建立的這套脈沖甄別電子學(xué)系統(tǒng)能有效區(qū)分中子信號(hào)和γ射線信號(hào)，此時(shí)各探測(cè)器的n/γ甄別效果均較好，且閾值越高，甄別效果越好，而代價(jià)則是效率的損失。

表4 n/γ甄別性能測(cè)試Table 4 Performance test for n/γ discrimination

3.2 裝置誤甄別率測(cè)試

通過(guò)以上的n/γ脈沖形狀甄別特性可看到，該裝置具備較好的n/γ甄別性能。盡管如此，還會(huì)有少量的γ信號(hào)混入到中子計(jì)數(shù)里，這與甄別閾值的選取密切相關(guān)。甄別閾值越低，則混入的γ信號(hào)越多；閾值越高，則被誤甄別掉的中子信號(hào)越多。因此，n/γ甄別性能的優(yōu)化和甄別閾值的選取是本研究最精細(xì)的工作之一。為給出半定量的結(jié)果，在兩種閾值(0.25Cs、0.5Cs)條件下對(duì)n/γ甄別性能進(jìn)行調(diào)試，具體步驟如下：1) 觀察兩種閾值條件單獨(dú)測(cè)量137Cs源時(shí)的假中子(誤甄別)信號(hào)數(shù)來(lái)確定相對(duì)于γ峰計(jì)數(shù)的γ誤甄別率εγ′；2) 在兩種閾值下單獨(dú)測(cè)量252Cf源，將之前得到的γ誤甄別率εγ′用于此時(shí)測(cè)量得到的時(shí)幅轉(zhuǎn)換譜中，即將εγ′乘以252Cf源測(cè)量得到γ峰計(jì)數(shù)，得到此時(shí)誤甄別到的γ信號(hào)數(shù)，并將此數(shù)與實(shí)際測(cè)量得到的中子信號(hào)數(shù)進(jìn)行對(duì)比，從而得到測(cè)量信號(hào)相對(duì)于實(shí)際中子信號(hào)的γ誤甄別率εγ。得到的測(cè)量結(jié)果列于表5、6。

表5 137Cs裝置誤甄別率Table 5 137Cs mis-discriminating ratio of device

表6 252Cf裝置誤甄別率Table 6 252Cf mis-discriminating ratio of device

由以上測(cè)試結(jié)果可看到，對(duì)6個(gè)探測(cè)器而言，兩種甄別閾值下的誤甄別率均小于3%。因此，在確保誤甄別率較低，即保證甄別效果的基礎(chǔ)上，為保證足夠的探測(cè)效率，選擇0.25Cs的甄別閾值。

通過(guò)n/γ脈沖形狀甄別性能測(cè)試，表明通過(guò)恰當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置，各探測(cè)器均能實(shí)現(xiàn)對(duì)n/γ脈沖形狀的甄別，且甄別效果較好，能滿足裝置性能要求。裝置誤甄別率測(cè)試表明，兩種甄別閾值下的誤甄別率均小于3%。因此，在確保甄別效果的基礎(chǔ)上，為保證足夠的探測(cè)效率，擬選擇0.25Cs的甄別閾值。綜合兩項(xiàng)性能測(cè)試表明裝置運(yùn)行狀態(tài)正常，可開(kāi)展進(jìn)一步的模擬測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

4 實(shí)驗(yàn)室測(cè)量及驗(yàn)證

4.1 模擬測(cè)量

模擬測(cè)量實(shí)驗(yàn)采用特性與Pu相似的252Cf中子源，源強(qiáng)為5×104s-1，分無(wú)聚乙烯屏蔽和有聚乙烯屏蔽兩個(gè)階段進(jìn)行，從而更直觀了解聚乙烯屏蔽對(duì)裝置探測(cè)效率的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的測(cè)量結(jié)果列于表7。從表7可知，通過(guò)添加聚乙烯屏蔽能有效提高裝置的探測(cè)效率。同時(shí)，當(dāng)閾值為0.25Cs時(shí)，裝置探測(cè)效率達(dá)15%。

表7 裝置探測(cè)效率Table 7 Detection efficiency of device

4.2 實(shí)驗(yàn)室測(cè)量

基于建立的液閃中子多重性測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)含Pu量10 g的PuO2標(biāo)樣開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。每次測(cè)量時(shí)間為300 s，MCS6A最大掃描時(shí)長(zhǎng)6.87 s?；谥皩?duì)裝置性能的測(cè)試結(jié)果，0.25Cs的甄別閾值既能保證探測(cè)效率，又能確保足夠的甄別效果，因此閾值選擇為0.25Cs，具體步驟如下。

1) 采用γ能譜法對(duì)Pu標(biāo)樣進(jìn)行同位素豐度測(cè)量，得到Pu偶核同位素238Pu、240Pu、242Pu豐度分別為0.008 6%、5.085 5%、0.023 3%。為確保統(tǒng)計(jì)性，測(cè)量時(shí)間設(shè)定為2 h，此時(shí)的不確定度為1.34%。

2) 進(jìn)行本底測(cè)量，此時(shí)源腔內(nèi)不添加任何放射源，測(cè)量時(shí)間為3 h。測(cè)得總計(jì)數(shù)率為1.08 s-1，二重和三重符合計(jì)數(shù)率均為0。

3) 采用252Cf參考源對(duì)裝置進(jìn)行刻度，測(cè)量時(shí)間為300 s，得到3個(gè)刻度因子：裝置探測(cè)效率ε為15.15%，二重符合門(mén)因子fd為0.733 4，三重符合門(mén)因子ft為0.422 5。

4) 對(duì)Pu標(biāo)樣進(jìn)行測(cè)量，主要采用兩種測(cè)量模式。首先，以6.87 s的MCS6A最大掃描時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量次數(shù)為5次，每次測(cè)量時(shí)間均為300 s，3次的測(cè)量條件完全一致。經(jīng)5次測(cè)量，得到裝置的測(cè)量相對(duì)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD列于表8。

表8 液閃裝置RSDTable 8 RSD of liquid scintillation device

隨后，采用0.47 h的最大掃描時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)間為1 h。將兩種測(cè)量模式得到的總中子計(jì)數(shù)率、二重符合中子計(jì)數(shù)率以及三重符合中子計(jì)數(shù)率，結(jié)合基于該裝置開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)處理軟件計(jì)算得到M、(α,n)因子α、m240以及m，并將之與10 g的標(biāo)稱(chēng)值進(jìn)行對(duì)比得到相對(duì)偏差，結(jié)果列于表9。

表9 液閃裝置樣品最終測(cè)量結(jié)果Table 9 Final result of standard measurement for liquid scintillation device

從以上測(cè)量結(jié)果可看到，裝置的測(cè)量RSD為8.6%。通過(guò)增大最大掃描時(shí)長(zhǎng)或多次測(cè)量后取平均值，可有效提高計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)性，從而使得測(cè)量的準(zhǔn)確度得到相應(yīng)改善，此時(shí)兩種最大掃描時(shí)長(zhǎng)下的測(cè)量相對(duì)偏差均小于6%。

4.3 與傳統(tǒng)中子多重性測(cè)量系統(tǒng)對(duì)比

采用自行研制的基于3He管的中子多重性測(cè)量裝置，作為進(jìn)行對(duì)比的傳統(tǒng)中子多重性測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量對(duì)象仍為含Pu量10 g的PuO2標(biāo)樣。進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用最大掃描時(shí)長(zhǎng)30 s和17 h兩種掃描模式。當(dāng)最大掃描時(shí)長(zhǎng)為30 s時(shí)，測(cè)量次數(shù)為5，每次掃描時(shí)間300 s；當(dāng)最大掃描時(shí)長(zhǎng)為17 h時(shí)，測(cè)量次數(shù)為1，掃描時(shí)間17 h。經(jīng)過(guò)5次相同條件測(cè)量后的裝置測(cè)量RSD以及兩種測(cè)量模式下的最終測(cè)量結(jié)果分別列于表10、11。

表10 3He裝置RSDTable 10 RSD of 3He device

表11 3He裝置樣品最終測(cè)量結(jié)果Table 11 Final result for standard measurement of 3He device

將兩套系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，盡管液閃中子多重性測(cè)量裝置的探測(cè)效率低于基于3He管中子多重性測(cè)量裝置，且裝置測(cè)量RSD大于后者，但通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間信號(hào)采集提高統(tǒng)計(jì)性，并經(jīng)過(guò)后期基于該裝置開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)處理軟件處理后，二者所得到的測(cè)量結(jié)果并無(wú)顯著性差別，甚至液閃中子多重性測(cè)量裝置的測(cè)量準(zhǔn)確度略?xún)?yōu)于基于3He管的中子多重性測(cè)量裝置。

5 結(jié)論

相較于國(guó)內(nèi)外目前研究現(xiàn)狀，該項(xiàng)研究工作不再停留于模擬研究階段，而是將液閃中子多重性測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際測(cè)量工作中，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立了1套可用于核保障中核材料衡算的新型中子多重性測(cè)量裝置，即液閃中子多重性測(cè)量裝置，并基于該裝置開(kāi)展了相關(guān)的性能測(cè)試和中子多重性測(cè)量研究。通過(guò)性能測(cè)試，表明該裝置運(yùn)行狀態(tài)正常，且各項(xiàng)指標(biāo)均在可接受范圍內(nèi)；通過(guò)在有聚乙烯屏蔽和無(wú)聚乙烯屏蔽兩種條件下對(duì)252Cf源進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)量表明，該實(shí)驗(yàn)裝置探測(cè)效率好于15%；同時(shí)，通過(guò)對(duì)含Pu量10 g的PuO2樣品開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，表明該裝置的測(cè)量RSD為8.6%，加大最大掃描時(shí)長(zhǎng)后測(cè)量RSD可小于6%，并且在條件允許的情況下，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的信號(hào)采集，該裝置具備替代基于3He管的中子多重性測(cè)量裝置的能力，具有一定應(yīng)用價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)在核材料衡算定量測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用，未來(lái)還需針對(duì)測(cè)量裝置及電子學(xué)系統(tǒng)的小型化、便捷化進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)開(kāi)展大量現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)一步驗(yàn)證以上結(jié)論的同時(shí)，通過(guò)不確定度分析對(duì)裝置進(jìn)一步改進(jìn)和完善。