【摘 要】
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中子多重性分析技术是基于时间符合概念而发展的测量核材料质量属性的无损测量技术,能够在保护核材料物理和化学特征的前提下,快速有效的完成核材料的衡算。该方法作为在传统符合测量方法相关中子高阶矩上的扩展,具有可以显著提高测量精度、降低测量偏倚的特点,在核裁军和核材料的库房管理中发挥着重要作用。中子多重性分析通常借助多重性测量仪完成,本文针对市场上多重性测量仪存在不能保留原始时间信息或者不能实时在线完成R
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中子多重性分析技术是基于时间符合概念而发展的测量核材料质量属性的无损测量技术,能够在保护核材料物理和化学特征的前提下,快速有效的完成核材料的衡算。该方法作为在传统符合测量方法相关中子高阶矩上的扩展,具有可以显著提高测量精度、降低测量偏倚的特点,在核裁军和核材料的库房管理中发挥着重要作用。中子多重性分析通常借助多重性测量仪完成,本文针对市场上多重性测量仪存在不能保留原始时间信息或者不能实时在线完成Rossi-α和多重性测量的缺点,提出基于FPGA完成中子数字脉冲的时间信息采集并实现Rossi-α与多重性实时在线测量的设计思路,根据该思路开展一系列研究,具体研究内容及成果如下:以FPGA为数字处理的主控模块,完成了基于FPGA的时间信息采集与中子多重性分析技术原理样机的设计研制;通过在FPGA内部建立时间信息采集算法,实现了中子数字脉冲不同通过率下采样精度可调的时间信息采集功能;结合多道时间分析器的原理在FPGA内部建立算法,实现了Rossi-α谱实时在线测量功能;根据多重性测量原理在FPGA内部建立算法,实现了多重性实时在线测量功能。通过上述技术研究使本次设计的原理样机可以在保留原始中子数字脉冲时间信息的前提下,实时在线进行Rossi-α测量和多重性测量。采用方波信号和噪声信号测试仪器的整体性能。测试证明原理样机实现了中子数字脉冲时间信息采集的程控设置可调功能;实现了采样时钟测量精度4ns～100ns,步进4ns的手动设置可调功能;通过方波测试系统的测量误差为两倍的采样时钟周期。实现了Rossi-α测量分析道宽0.500μs～10μs,分析道数128道的实时在线测量功能,测量误差小于1%。实现了多重性测量预延迟0.020μs～2000μs,步进0.020μs可调;长延迟20μs～5000μs,步进20μs可调;符合门宽2.048μs～2048μs,步进2.048μs可调,分析道数512道的多重性实时在线测量功能,测量误差小于1%。
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