辐射强度对中子电离室精度的影响分析

黄起昌，李 丹，谌志强，王 松

（中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室，成都 610213）

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中子不带电荷，故中子不能像入射的带电离子一样引起物质电离与激发。通常探测中子需要通过核反应法、核反冲法、核裂变法和核激活法等4种基本过程来实现，这类方法均是直接探测中子与原子核之间的相互作用所产生的次级带电粒子[1]。其中，核反应法为选用与中子发生核反应截面较大的元素，经核反应后产生带电粒子，如核反应10B(n,α)7Li利用10B捕获中子产生的α和7Li离子使探测器响应；核裂变法是通过裂变材料复活中子引发裂变反应产生大质量的裂变碎片来实现对中子的探测。上述两种探测原理适用于探测热中子，也常体现在探测反应堆堆外中子注量率的应用中，如常用的涂硼电离室、硼正比计数管、裂变室等堆外核测量探测器[2]。同时，由于反应堆堆外复杂严苛的环境条件，使这类气体中子探测器具有不可替代的应用场景[3]。此外，堆外中子电离室需要达到高达8个数量级的探测范围，同时保持一定的探测精度。气体探测器的机理导致上述对探测范围和精度的要求相互矛盾，无法达到理想的探测效果。如何满足反应堆堆外测量系统，对探测器的苛刻要求是中子探测器和二次仪表设计的重要目标。

相较于当今发展迅速的先进的半导体、闪烁体探测器，传统结构的气体探测器存在固有的理论误差。其中，若电离室外加高压不足，入射带电离子与灵敏区气体发生电离作用产生的电子离子对并不能完全被电极收集，反而通过复合还原成电中性的原子，进而导致电离室输出的电信号下降，偏离理论值。……