中子通量

中子通量分佈測量對反應堆的安全運行、燃料管理、最大允許功率的確定、各項實驗的進行以及樣品的輻照都有極其重要的意義。1995年對某池式研究堆的中子通量分佈測量系統進行了改造，考慮到今後的使用要求，設計了計算機數據處理接口、測量控制及數據處理軟件。

對池式反應堆進行了一次完整的中子通量分佈測量需佈置大量的測點。如果使用手工測量和人工處理數據，其工作量及產生人為誤差的概率是相當大的。如果採用計算機處理全過程，就不會出現這類錯誤，同時在精度、速度、功能上都會有很大的提高 ^[1]  。

測量時，先連接好定標器與計算機之間的電纜，開啓測量儀器和計算機，在計算機上運行測量控制及數據處理軟件，軟件確認測量儀器正常聯機後，自動進入測控數據處理集成環境。

在實際測量中，先將摘一鋁合金片貼在有機玻璃條上，裝入鋁管內，然後放入反應堆燃料元件的水隙中，將反應堆功率提升到40W，照射5-10min，冷卻幾分鐘後取出測量。

（1）系統設置

根據系統提示，完成測量環境參數的設置，包括：測量方式選擇(定時/定數)、比較道設定、定時/定數值設定等。

（2）效率標定

將軟件設置為效率標定，取兩片活化片，一片放在比較道上，另一片分別放在要使用的各道上，啓動測量功能，待各道測量完畢，系統自動保存測量結果。

（3）本底

取出除比較道以外的各道上的活化片，將軟件設置為本底測量，啓動測量功能後，軟件自動測量各道本底三次並保存。

（4）測量

將軟件設置為正常測量狀態，依次將所要測量的各探測片放在各道上，啓動測量功能後，系統將自動按照設置的要求進行測量，進車換片並保存測量結果。

在測量的同時，系統可以同步打印出測量數據，測量完成後，系統可根據需要，輸出各測點的相對中子通量值，活性區中子通量分佈圖，X-Y-Y任一方向的通量分佈曲線以及曲線擬合結果。

1.效率標定

由於採用多道同時測量，而每個探頭所加的高壓不同，探頭靈敏度不同，單道的閥值不同，所以同一探測片的測量值也有差異，這就需要標定效率。效率標定時，把功率監測杆所在道的相對效率定為1，然後把其它各道對同一探測片的測量值與之進行比較，得出各道的效率。

2.數據識別

在測量過程中，由於探測片是貼在有機玻璃條上的，因此在操作過程中有些探測片可能脱落，測量時應該能夠識別這種情況。實際上，如果探測片脱落，則計數值非常小，接近於本底，因此可以將測量值與本底進行比較，來確定該值是否有效。產生異常數據的另一途徑是探頭所加的電壓過高或過低，這種情況在系統調試時就可以排除。

3.相對通量的確定

我們把活性區中央水隙中通量最大點作為歸一點，然後把其餘各測點與此點進行比較，得出各測點的相對通量值。如果我們採用比較(定數)測量，則不需要進行時間修正。

4.曲線繪製

得出了各測點的相對通量值後，就可以繪製出中子通量分佈曲線。在本系統中，採用了貝齊爾曲線進行繪製，這樣，繪製的曲線經過每個測點，且與相對座標的選取無關。

5.曲線擬合

曲線擬合就是利用最小二乘法，根據測得的數據來建立通量與位置之間統計意義下的依賴關係式。如果要得到比較好的擬合結果，必須選好擬合函數。根據理論分析的結果，在垂直方向上，反應堆活性區的中子通量分佈接近於餘弦函數;在水平方向上，接近於貝塞爾函數，燃料佈置比較好的活性區的通量分佈應比較平坦。這裏我們在垂直方向上採用餘弦函數和高次多項式函數，在水平方向上只用高次多項式函數。

6.非測點通量的確定

有時需要知道某一點的相對通量值，當此點不是佈置的測點時，就需要通過一定的方法去求得該點的通量值。雖然我們可以在某一方向上進行插值，但更精確的方法應該考慮三維情況，這裏我們通過該點鄰近的8個(在邊界時為4個)測點來確定。

在反應堆換料後，其活性區佈置可能會發生改變。為了及時適應這種變化，準確處理並直觀地輸出活性區中子通量總體分佈圖，系統使用了活性區配置文件。按照事先約定的規則，修改該文件使之符合當前情況，由系統進行自動識別、拼裝，得出最新的活性區裝載圖 ^[2]  。