用D－D中子发生器快速检测煤中硫含量

贾福全

（吉林建筑工程学院 基础科学部，吉林 长春 130118）

0 引 言

酸雨中的硫酸成分约占60%～65%，主要来源于燃烧煤炭、石油和天然气等释放出的SO2（经光化学反应生成硫酸）。我国煤炭中硫的平均含量约为1.10%，其中动力用煤占我国煤炭总消费量的90%以上。2012年煤炭产量预计为73亿吨，被燃烧的硫约为0.73亿吨，产生的SO2气体将超过1.75亿吨。这些气体不仅腐蚀锅炉，污染空气，溶于水后还危害自然环境，威胁人类健康。所以，需要快速检测煤炭中的硫含量来指导煤炭的脱硫，降低SO2气体的排放[1－2]。煤炭中含硫物质的成分复杂，目前燃烧法还是检测硫含量的主要方法[3]。由于硫酸盐中的硫在温度超过1350℃才能分解，所以测量过程复杂，且耗时很长。由于是抽样分析，每次只能测量几克煤炭样品，采样普遍性差，很难快速、准确地指导煤炭的脱硫[4]。文中以MCNP模拟计算为主，研究了以D－D中子发生器为中子源，快速检测煤炭中硫含量的可行性[5]。

1 中子感生瞬发伽马射线分析法快速分析煤炭中硫含量的原理

中子与煤炭中硫元素的原子核作用时，快中子非弹性散射反应和热中子俘获反应都释放出瞬发特征伽马射线。

硫的快中子非弹散射反应的方程式为：

处于激发态的3216S在瞬间退激到基态，并释放出能量分别为2.30MeV和4.29MeV的特征伽马射线，但几率非常低，很难用来测量煤炭中的硫含量。

硫的热中子俘获反应的方程式为：

硫的热中子俘获截面约为491mb，比较明显的特征伽马射线能量依次为5.42MeV，2.38MeV，0.84MeV，其中，产生5.42MeV 特征伽马射线的几率最高，可以用于测量煤炭中的硫元素含量。……