[科普中国]-中子泄漏

中子穿透能力很强，可以轻易地穿过绝大多数容器壁，中子泄漏是指中子泄露出容器，影响相关实验的现象。

中子中子（Neutron）是组成原子核的核子之一。中子是组成原子核构成化学元素不可缺少的成分（注意：氕原子不含中子），虽然原子的化学性质是由核内的质子数目确定的，但是如果没有中子，由于带正电荷质子间的排斥力（质子带正电，中子不带电），就不可能构成除只有一个质子的氢之外的其他元素。中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。1

相关研究厚样品中了泄漏能谱测量是中了积分实验的一部分，是检验评价核数据的重要指标。在中国原子能科学研究院600kV高压倍加器上，通过14 MeV单能脉冲中子源，利用中子飞行时间方法，完成了对9Be板状样品90°泄漏中了能谱测量。对实验中所遇到的问题加以分析解决，得到实验测量值，并用蒙特卡罗方法对实验作模拟，计算了评价数据的模拟结果，并把模拟计算值与实验值进行比较，给出了初步结论。图为实验值和模拟值的比较。2

蒙特卡罗方法在核反应堆堆芯设计与分析中起着越来越重要的作用。鉴于此方法能够对堆芯几何结构进行精确描述并且能够使用连续能量截面的优势，基于该方法的程序经常被用于三维全堆输运计算并给出参考结果。蒙特卡罗算法的优点亦可以用到现有的两步法堆芯计算中（燃料组件计算+堆芯计算），而少群参数的制作是两步法计算中的关键。针对蒙卡方法计算截面参数的研究仍然比较受限，大部分研究还是集中在适用于扩散程序的少群均匀化参数上。

在组件计算时，边界条件经常设为全反射或者周期性边界条件。热中子的平均自由程在1~2 cm之间，基本可满足全反射边界条件的假设。相反，快中子的平均自由程远超过单个燃料组件的尺寸。相邻组件的联系在快中子之间更为紧密，故而全反射边界条件对其并不适用。因此，在考虑快中子堆组件计算时需要考虑泄漏效应。考虑泄漏效应的少群常数制作可以通过在计算中嵌人泄漏修正模型来实现，此方法期望通过理论模拟在即使不清楚反应堆堆芯真实运行条件下也可以构造出组件临界状态。

对中子寿命研究的影响由于衰变本质上是一个随机的量子现象，我们无法准确地预言某一个特定的中子会在何时衰变，因此我们只能通过研究大量中子的衰变来测量中子的平均寿命。

研究者使用了两种实验方法：一种被称为“瓶”方法，另一种是“束”方法。“瓶”实验将中子限制在容器内，统计给定时间后容器内剩下的中子数。“束”方法则不同，并不是观察消失的中子，而是通过寻找中子衰变后出现的产物来测量中子的平均寿命。

“瓶”方法非常具有挑战性，因为中子穿透能力很强，可以轻易地穿过绝大多数容器壁。法国团队采用表面非常光滑的容器捕获极冷的中子（就是那些动能非常低的中子）来进行实验。如果中子足够慢、容器壁足够光滑，中子就会被容器壁反射从而留在容器内。

然而假如有中子不慎泄露出容器，我们就会把这部分中子的减少也归咎于β衰变，并得出错误的中子寿命。为了进行计数上的修正，我们使用了一种很巧妙的技术。如果中子速度慢一点，或者容器大一点，撞击容器壁的中子就会减少，丢失的中子也会减少。

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学