基于瞬发伽马活化分析技术对大体积样品Er元素的测量研究

作     者：张镇华 庄皓为 贾文宝 王泽亮 张焱 程璨 

作者机构：南京航空航天大学 东华理工大学 南京工业大学 

出 版 物：《铀矿冶》 (Uranium Mining and Metallurgy)

年 卷 期：2024年

学科分类：082704[工学-辐射防护及环境保护] 08[工学] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(12105143,42374226) 国家重点研发计划(2023YFF0717003) 江西省自然科学基金项目(20232BAB201043,20232BCJ23006) 江苏省市场监督管理局科技计划项目(KJ2024009,KJ2024044,KJ2023015)资助 

主　　题：瞬发伽马活化分析 同位素中子源 镅铍源(AmBe) 质量检测限 氧化铒 中子自屏蔽校正 

摘      要：在大多数反应堆中，为了增加堆芯寿命和更高的经济效益，考虑在燃料棒中掺入一部分可燃中子毒物来增加其燃耗深度。铒（Er）是一种常见的可燃中子毒物，为了解决这类燃料棒生产过程中Er元素含量的在线监测问题，使用瞬发伽马活化分析技术（Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis, PGNAA）对大体积样品中的Er进行了在线检测研究。利用镅铍（AmBe）同位素中子源和高纯锗搭建试验测量平台，选用氧化铒（Er2O3）作为样品，同时结合MCNP进行模拟计算。测量结果显示，样品的质量和特征峰净面积在经过中子自屏蔽修正后成线性变化关系。该平台对铒元素的质量检测限为24.2 g，相对标准偏差为3.65%，相对误差为3.47%；准确度和精密度受数据统计涨落的影响，后续将对设备进行优化，以增加监测准确度和精密度。研究结果证明了该方法在在线监测的可行性，并为后续使用热中子测量铒元素含量和修正大体积样品中子自屏蔽效应奠定了基础。