CN109901217A - 中子能谱测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中子能谱测量系统，属于中子能谱测量技术领域，中子能谱测量系统包括支架、中子探测器以及由外向内逐层套设的N个球形空腔，N为大于等于2的整数，支架包括支撑座以及与支撑座连接的承重柱，承重柱的端部伸入球形空腔的几何中心与第N球形空腔固定，承重柱分别与第N球形空腔外的N‑1个球形空腔连接；每个球形空腔分别由至少一个子腔拼接而成，组成同一球形空腔的相邻子腔之间固定；中子探测器包括第一中子探测器和/或第二中子探测器，第一中子探测器设置在第N球形空腔的几何中心，第二中子探测器包括多个，多个第二中子探测器在任一球形空腔的周向分布。能满足多样化探测需求，探测设备高度整合，便携性强，适用范围广。

Description

中子能谱测量系统

技术领域

本发明涉及中子能谱测量技术领域，具体而言，涉及一种中子能谱测量系统。

背景技术

中子能谱是中子源的一个重要性质，中子能谱测量对核物理的研究很有意义。例如测量产生中子核反应的能谱，可以得到核能级的资料。在中子应用领域，中子能谱测量也很重要，例如，设计和实验核反应堆和核武器，需要知道裂变元素的裂变中子能谱，以及动力装置内的中子谱。推广中子源应用时，也涉及需要知道中子源的中子能谱和实验装置内的中子能谱。

邦纳多球中子能谱仪作为一种中子能谱测量设备，因其能量响应范围广、各向同性、设备操作简单等优点，在诸多领域的中子能谱测量中得到广泛的应用。但是目前的多球系统中大多是分别采用多个不同尺寸的慢化球进行测量，仪器设备复杂，制造和测量的成本较高，而且由于不同的慢化球适配的测量场景有限，对于测量需求较多或者需要携带设备现场测量的情况下，对装置的零部件以及慢化剂等材料的需求较多，不利于中子能谱测量系统的运输和安装使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中子能谱测量系统，能够提供多样的使用方式，扩大装置的适用范围，简化装置的组成，满足多样化以及便携性的需求。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面提供一种中子能谱测量系统，其包括支架、中子探测器以及由外向内逐层套设的N个球形空腔，N为大于等于2的整数，支架包括支撑座以及与支撑座连接的承重柱，承重柱的端部伸入球形空腔的几何中心与第N球形空腔固定，且承重柱分别与第N球形空腔外的N-1个球形空腔连接，支撑座用于提供稳定支撑；每个球形空腔分别由至少一个子腔拼接而成，组成同一球形空腔的相邻子腔之间固定，球形空腔内用于填充慢化剂；中子探测器包括第一中子探测器和/或第二中子探测器，第一中子探测器设置在第N球形空腔的几何中心，第二中子探测器包括多个，多个第二中子探测器在任一球形空腔的周向分布设置。

可选地，组成球形空腔的相邻子腔之间设置有连通通道，球形空腔内填充的液态慢化剂可通过连通通道在相邻的子腔之间流动。

可选地，第二中子探测器包括4个，4个第二中子探测器在第二球形空腔内沿周向均布设置。

可选地，每个球形空腔上分别设置有用于填充慢化剂的接口。

可选地，套设在第N球形空腔外的至少一个球形空腔与支架的连接端固定。

可选地，慢化剂包括颗粒状、啫喱状、粉末状或液态物质；啫喱状或液态慢化剂用于填充在相邻子腔之间设置有连通通道的球形空腔中。

可选地，慢化剂包括主要慢化材料和辅助慢化材料的；主要慢化材料包括水、植物油、硼酸、重水、石墨、硼、石蜡、锂和聚乙烯中的至少一种，辅助慢化材料包括重金属的至少一种。

可选地，填充辅助慢化材料的球形空腔包括一体成型的重金属球壳形实体。

可选地，球形空腔的腔体材料包括金属材料、非金属材料及合金材料的至少一种。

可选地，承重柱侧面设置有液体通道，与承重柱连接的球形空腔对应设置有连通通道，液体状和啫喱状慢化剂可通过液体通道和连通通道向球形空腔中填充或抽取。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的中子能谱测量系统包括支架、中子探测器以及由外向内逐层套设的N个球形空腔，N为大于等于2的整数，支架包括支撑座以及与支撑座连接的承重柱，承重柱的端部伸入球形空腔的几何中心与第N球形空腔固定，且承重柱分别与第N球形空腔外的N-1个球形空腔连接，支撑座用于提供稳定支撑，以保证本发明实施例的中子能谱测量系统的安装和工作稳定性；每个球形空腔分别由至少一个子腔拼接而成，组成同一球形空腔的相邻子腔之间固定，球形空腔内用于填充慢化剂，可以根据需求向不同球形空腔以及向同一球形空腔的不同子腔中填充相同或不同的慢化剂，以配合各种不同的中子测量需求，扩大本发明实施例的中子能谱测量系统的可测量范围，而且，慢化剂可根据需要预先在实验室填充密封，也可在试验现场填充，从而提高本发明实施例提供的中子能谱测量系统的使用灵活性以及便携性；中子探测器包括第一中子探测器和/或第二中子探测器，第一中子探测器设置在第N球形空腔的几何中心，第二中子探测器包括多个，多个第二中子探测器在任一球形空腔的周向分布设置，对中子探测器进行了整合，提高测量精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的中子能谱测量系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的中子能谱测量系统的第一中子探测器和第二中子探测器设置结构示意图；

图3为不同厚度的重金属和聚乙烯对响应矩阵的影响；

图4为不同的慢化材料填充方式对响应计数的影响；

图5为不同浓度的硼酸溶液对计数响应的影响。

图标：11－支撑座；12－承重柱；121－液体通道；21－第一中子探测器；22－第二中子探测器；31－第一层球形空腔；32－第二层球形空腔；321－子连通通道；33－第三层球形空腔；34－第四层球形空腔；35－第五层球形空腔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种中子能谱测量系统，其包括支架、中子探测器以及由外向内逐层套设的N个球形空腔，N为大于等于2的整数，支架包括支撑座11以及与支撑座11连接的承重柱12，承重柱12的端部伸入球形空腔的几何中心与第N球形空腔固定，且承重柱12分别与第N球形空腔外的N-1个球形空腔连接，支撑座11用于提供稳定支撑；每个球形空腔分别由至少一个子腔拼接而成，组成同一球形空腔的相邻子腔之间固定，每个球形空腔既可以由一个子腔构成，也可以由多个子腔连接而成，连接处用网状支架固定，既支撑空腔，又联通各子腔，球形空腔内用于填充慢化剂；中子探测器包括第一中子探测器21和/或第二中子探测器22，第一中子探测器21设置在第N球形空腔的几何中心，第二中子探测器22包括多个，多个第二中子探测器22在任一球形空腔的周向分布设置。

需要说明的是，第一，承重柱12的端部伸入第N球形空腔的几何中心进行固定，同时，依次与逐层套设在第N球形空腔的其他N-1个球形空腔连接，以保证对每一个球形空腔都起到连接固定的作用。但是，除第N球形空腔与承重柱12固定连接，即不可拆除以外，对于第N球形空腔外的N-1个球形空腔来说，每一个均是可以拆卸分离的，这样一来，对于其中任一球形空腔来说，均可根据需要选择安装使用或卸除备用。

第二，球形空腔内用于填充慢化剂，即球形空腔可以为未填充慢化剂的空腔状态，也可以进行慢化剂填充后呈充满状态，对于多个子腔拼接形成的球形空腔，还可以根据需要设置部分子腔填充慢化剂呈充满状态，部分子腔为空腔状态，其配合使用的方式多样，拆卸使用方便。本发明实施例的中子能谱测量系统对于拼接形成球形空腔的子腔的数量以及形状等均不作限定，例如，球形空腔可以仅有一个子腔，即球形空腔为一个整体空腔，或者可以为由8个规则的八分之一球壳状子腔拼接形成，也可以为其他任意不规则形状的子腔相互拼接，只要保证多个子腔拼接形成的球形空腔整体为球状且没有缺失部分即可。

第三，如图2所示，中子探测器可以只包括第一中子探测器21，也可以既包括第一中子探测器21，也包括第二中子探测器22，对中子探测器进行了整合，提高测量精确度。

本发明实施例的中子能谱测量系统中，对于第二中子探测器22的设置数量不作具体限制，本领域技术人员可根据实际测量需要进行第二中子探测器22数量的设置，多个第二中子探测器22在球形空腔的周向分布，示例的，多个第二中子探测器22可设置在同一球形空腔中，也可设置在不同的球形空腔中，当设置在同一球形空腔中时，可以在组成该球形空腔的同一子腔中，也可设置在不同子腔中。

第四，本发明实施例的中子能谱测量系统中，当球形空腔是由多个子腔拼接而成的情况下，对于多个子腔之间的连接固定方式不作具体限定，例如，可通过卡扣形成可拆卸连接的关系，或者还可以为其他的绑缚、粘贴等常用连接方式，这样的设置能增强本实施例中子能谱测量系统的灵活性和适用性，本领域技术人员可根据实际需要设置球形空腔的数量，并对其安装和拆卸。

本发明实施例提供的中子能谱测量系统包括支架、中子探测器以及由外向内逐层套设的N个球形空腔，N为大于等于2的整数，支架包括支撑座11以及与支撑座11连接的承重柱12，承重柱12的端部伸入球形空腔的几何中心与第N球形空腔固定，且承重柱12分别与第N球形空腔外的N-1个球形空腔连接，支撑座11用于提供稳定支撑，以保证本发明实施例的中子能谱测量系统的安装和工作稳定性；每个球形空腔分别由至少一个子腔拼接而成，组成同一球形空腔的相邻子腔之间固定，球形空腔内用于填充慢化剂，可以根据需求向不同球形空腔以及向同一球形空腔的不同子腔中填充相同或不同的慢化剂，以配合各种不同的中子测量需求，扩大本发明实施例的中子能谱测量系统的可测量范围，而且，慢化剂可根据需要预先在实验室填充密封，也可在试验现场填充，从而提高本发明实施例提供的中子能谱测量系统的使用灵活性以及便携性；中子探测器包括第一中子探测器21和/或第二中子探测器22，第一中子探测器21设置在第N球形空腔的几何中心，第二中子探测器22包括多个，多个第二中子探测器22在任一球形空腔的周向分布设置，对中子探测器进行了整合，提高测量精确度。

球形空腔用于填充慢化剂，组成球形空腔的多个子腔中填充的慢化剂可以不同，可以针对特殊环境中同时对不同方向进行探测。可选地，慢化剂包括颗粒状、啫喱状、粉末状或液态物质。当需要在球形空腔中填充啫喱状或液态的慢化剂时，还可以在组成球形空腔的相邻子腔之间设置连通通道，这样一来，球形空腔内填充的液态慢化剂可通过连通通道在相邻的子腔之间流动，以保证填充在球形空腔中的液态慢化剂的填充均匀性。

需要说明的是，对于颗粒状或粉末状慢化剂，同样能够向相邻子腔之间设置有连通通道的球形空腔中填充，本发明实施例的中子能谱测量系统中，并不限定相邻子腔之间设置有连通通道的球形空腔中仅能够填充啫喱状或液态的慢化剂。

可选的，每个球形空腔上分别设置有用于填充慢化剂的接口。

针对不同的测量需求和测量现场实际情况，对于中子测量所需要的慢化剂种类和慢化剂组合结构也会随之组合变化，为了提高本中子能谱测量系统的便携性和安全性，可以在将本中子能谱测量系统运送到辐射场所之前，将含硼溶液或颗粒物类慢化剂等不便于在测量现场操作的慢化剂预先封装在对应的球形空腔中，将球形空腔运输至测量现场后即可直接进行测量，避免了因为场地限制、工具限制以及人员限制等问题带来的影响，为了提高本中子能谱测量系统的适用性，也可以将部分便于在现场操作的慢化剂与装置一起运至现场，以根据不同的测量需求在测量现场进行填充和组合的适应性协调。可选的，套设在第N球形空腔外的至少一个球形空腔与支架的连接端固定。

示例的，如图1所示，即为由内向外包括有2个固定球形空腔的情形，这两个固定球形空腔分别为第四层球形空腔34和第五层球形空腔35。这样设置的目的是：在某些特定的测量场中，固定空腔内的慢化剂可以满足测量需求而不必装外层可拆卸空腔，该设计将减少不必要的装配和拆卸工作；同时，该设计能为外围可拆卸空腔提供固定锚点，增强结构的稳定性。

可选地，慢化剂包括主要慢化材料和辅助慢化材料；主要慢化材料包括水、植物油、硼酸、重水、石墨、硼、石蜡、锂和聚乙烯中的至少一种，辅助慢化材料包括重金属的至少一种。

水、植物油、硼酸、重水、石墨、石蜡、聚乙烯含氢量高，能对中低能中子实行有效的慢化，硼、锂材料具有较大的热中子反应截面，因此也能实行有效的慢化，并具有阈值吸收的特点，能对较低能的热中子进行吸收，有助于提高中子解谱的分别率，不同的主要慢化剂配合中重金属辅助慢化剂，可对低中高中子实行有效慢化，拓宽装置的能量测量范围。上述慢化剂具有液体和固体两种不同的物理形态，可以进行液体式抽注和固体式的填充和卸载，可视具体的测量场合改变慢化剂的填充方式，增强装置的适用性，提升装置的慢化剂种类和填充方式的自由度。

慢化剂，又称中子减速剂，用于降低中子能量，增加中子与物质相互反应概率的物质，中子经慢化剂慢化成热中子后，可以与热中子探测器发生反应，从而提高探测器探测效率。好的慢化剂应具备以下性能：良好的核特性，即中子宏观散射截面∑s大，宏观吸收截面∑a小；良好的导热性、热稳定性和辐照稳定性；密度高；对堆芯结构材料腐蚀作用小；成本低。可选地，填充辅助慢化材料的球形空腔包括一体成型的重金属球壳形实体。

当需要使用本发明实施例的中子能谱测量系统进行高能中子探测时，需要相应的提高其能量探测上限以满足探测需求，这种情况下，可以采用一体成型的重金属球壳形实体作为一层或多层的球形空腔，如图1所示，在进行高能中子探测时，设置在第三层球形空腔33位置为一体成型的重金属球壳形实体，铅等重金属物质与中子存在有阈反应(n,xn)，该反应能够增加探测器对高能中子的灵敏度，该性质可用于提高高能中子探测的能量上限，从而使得本发明实施例的中子能谱测量系统可适应性的用于高能中子探测实验。

可选地，如图1所示，承重柱12侧面设置有液体通道121，与承重柱12连接的球形空腔对应设置有连通通道，液体状和啫喱状慢化剂可通过液体通道121和连通通道向球形空腔中填充或抽取。

承重柱12中留有液体通道121，液体通道121与相邻的子腔之间设置的连通通道位置对应，能够用于在测量现场对对应的球形空腔进行液体慢化剂的填充和抽取。

可选的，球形空腔的腔体材料包括金属材料、非金属材料及合金材料的至少一种。

金属材料刚性好，强度高；非金属材料韧性强，耐腐蚀和耐高温，部分非金属，如聚乙烯，在充当结构材料的同时还可以作为慢化剂使用，可降低装置的成本，合金材料机械性能和耐磨性好，可根据球形空腔的设置位置、用途和使用场合选择合适的材料。可选择上述材料中的至少一种，或多种材料的结合。

以下以一种确定球形空腔具体数量和设置的实例进行详细的说明。示例地，当N＝5时，本实施例的中子能谱测量系统包括5个球形空腔，由外向内分别是第一层球形空腔31、第二层球形空腔32、第三层球形空腔33、第四层球形空腔34和第五层球形空腔35，各层空腔之间可通过相邻两层空腔各自的壳体隔开，如图2所示，第一中子探测器21设置在第五层球形空腔35的几何中心，也是本中子能谱测量系统的球心处，可提供各向同性的中子响应计数测量，四个第二中子探测器22均布在第二层球形空腔32的周向。

需要说明的是，第一中子探测器21和第二中子探测器22可以选用完全相同的探测器结构和具体设置，区别仅在于设置位置不同。

承重柱12的一端与支撑座11连接，另一端连接至第五层球形空腔35，承重柱12侧面设置有液体通道121，分别连通第一层球形空腔31、第二层球形空腔32、第三层球形空腔33、第四层球形空腔34和第五层球形空腔35，在测量时慢化剂可通过液体通道121和连通通道向球形空腔中填充或抽取。

第一层球形空腔31内侧连接第二层球形空腔32外侧，为减轻壳体重量和提高强度，第一层球形空腔31的壳体材料可采用塑钢材质。测量时，第一层球形空腔31中慢化剂可对辐射场中的中子实行慢化作用。填充第一层球形空腔31的慢化剂材料选用颗粒状或液体均可，例如，慢化剂在本实施例的中子能谱测量系统组装之前填充并封装在第一层球形空腔31中，测量时，将填充有材料的第一层球形空腔31装配在本实施例的中子能谱测量系统上，形成一层完整的慢化剂层即可，颗粒状慢化剂可采用高密度聚乙烯颗粒，或者含硼聚乙烯颗粒，颗粒状慢化剂方便保存和运输，若选用其他如硼酸溶液类的液体慢化剂，可预先在实验室即将硼酸溶液封装在对应的球形空腔之中，避免泄漏的风险。

本实施例的每个球形空腔的子腔内可填充不同的慢化剂，以

第一层球形空腔31为例，第一层球形空腔31的多个子腔内还可填充不同的慢化剂，如图3～图5所示，如分别填充固体聚乙烯颗粒、石墨颗粒、硼砂颗粒、含硼聚乙烯颗粒、水、植物油、硼酸、重水、以及含锂溶液，可分别对不同方向的入射中子实行慢化。如图3所示，不同厚度的聚乙烯对不同能量的中子具有不同的响应计数，不同厚度的重金属(以钨为例)，对不同能量的中子具有不同的响应计数，因此，针对同一种慢化剂材料可以通过改变其厚度达到对不同能量的中子实行慢化的效果。如图4所示，在同一种慢化剂组合中，如聚乙烯－重金属－聚乙烯组合中，不同厚度的重金属将产生不同的响应计数，在同种慢化剂材料组合中，不同的结构顺序也将会产生不同的中子响应计数，因此，该装置可以通过不同的重金属和不同种类的慢化剂，加之不同的组合顺序获得不同的中子响应计数。如图5所示，不同浓度的硼酸溶液对不容能量的中子也将会产生不同的中子响应计数，因此，可以通过硼酸溶液的浓度获得不同的中子计数响应。

第二层球形空腔32的外侧与第一层球形空腔31的内侧相连接，第二层球形空腔32的腔体需要承受第一层球形空腔31的压力，因此第二层球形空腔32壳体材料采用不锈钢材质等具有较好承重能力的材料，同时兼顾本中子能谱测量系统整体的重量。

设置在第二层球形空腔32的相邻子腔之间的连通通道为子连通通道321，子连通通道321将组成第二层球形空腔32的多个子腔连通，这样一来，只要向其中一个子腔内通入液态慢化剂，则液态慢化剂就可填满整个第二层球形空腔32。同时，第二层球形空腔32与承重柱12连接处设置有液体通道121，用于在测量时对第二层球形空腔32进行液体慢化剂的填充和抽取。第二层球形空腔32也可以预先填充好固体慢化剂以后再进行装置的组装，填充方式与第一层球形空腔31相同。

第二层球形空腔32中，4个第二中子探测器22位于不同位置，形成单球多探测器测量模式，在同一次慢化剂组合下，获得多个中子响应计数，增加响应矩阵中的元素，在降低解谱难度的同时提高中子解谱的精度。

第三层球形空腔33的外侧与第二层球形空腔32内侧相接，第三层球形空腔33的内侧与第四层球形空腔34的外侧相接，当测量高能中子时，第三层球形空腔33为一体成型的重金属球壳形实体，因此不再需要空腔外壳作为容器。当不需要测量高能中子时，可用同等大小的空腔结构替换重金属层，减轻装置的重量，增强装置的稳定性和便携性。

上述重金属可选用铜或钨，延展性好，导热性和导电性高，因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，可以组成众多种合金。铜合金机械性能优异，电阻率很低。钨的硬度高，熔点高，常温下不受空气侵蚀。选用铜或钨作为重金属材料，铜成本较低，可以降低装置的制作成本，减轻装置的重量，在增强装置便携的同时使装置更加容易推广使用。钨具有较高的密度，能对较高能量的中子实行更有效的慢化，能在特殊的高能中子探测场合提高较好的装置灵敏度。

本示例选用三层可拆卸空腔，即外层的第一层球形空腔31、第二层球形空腔32和第三层球形空腔33，设置三层可拆卸空腔基本能够达到大部分的实验要求且不会使本中子能谱测量系统的结构累赘，实用性强。

本示例选用两层固定空腔，即第四层球形空腔34与第五层球形空腔35。如图1所示，第四层球形空腔34与第五层球形空腔35中间由一层壳体材料间隔开，形成两个球形空腔，两层球壳均与承重柱12相连接，在每一层空腔与承重柱12相接的地方留有液体通道121，通过液体通道121对两层空腔进行慢化剂填充和抽取，形成慢化剂层，对入射中子进行有效的慢化。本示例选用两层固定空腔，设置两层固定球形空腔时，固定球形空腔能在不进行外围空腔的装配和拆卸的情况下，通过两层固定球形空腔的慢化剂厚度变化，结合不同浓度的慢化剂溶液，如上述硼酸溶液，可获得不同的中子响应计数形成响应矩阵。在减小装置结构复杂度的同时大幅度降低了装置的重量，给装置的使用提供更多的自由使用的空间。

本发明实施例提供的中子能谱测量系统，能够满足更多多样化的探测需求，实现了探测设备的高度整合，便携性强，成本低，适用范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中子能谱测量系统，其特征在于，包括支架、中子探测器以及由外向内逐层套设的N个球形空腔，N为大于等于2的整数，所述支架包括支撑座以及与所述支撑座连接的承重柱，所述承重柱的端部伸入所述球形空腔的几何中心与第N球形空腔固定，且所述承重柱分别与第N球形空腔外的N-1个球形空腔连接，所述支撑座用于提供稳定支撑；

每个所述球形空腔分别由至少一个子腔拼接而成，组成同一球形空腔的相邻子腔之间固定，所述球形空腔内用于填充慢化剂；所述中子探测器包括第一中子探测器和/或第二中子探测器，所述第一中子探测器设置在所述第N球形空腔的几何中心，所述第二中子探测器包括多个，多个所述第二中子探测器在任一所述球形空腔的周向分布设置。

2.根据权利要求1所述的中子能谱测量系统，其特征在于，组成所述球形空腔的相邻子腔之间设置有连通通道，所述球形空腔内填充的液态慢化剂可通过所述连通通道在相邻的子腔之间流动。

3.根据权利要求1或2所述的中子能谱测量系统，其特征在于，所述第二中子探测器包括4个，4个所述第二中子探测器在第二球形空腔内沿周向均布设置。

4.根据权利要求1或2所述的中子能谱测量系统，其特征在于，每个所述球形空腔上分别设置有用于填充所述慢化剂的接口。

5.根据权利要求1所述的中子能谱测量系统，其特征在于，套设在所述第N球形空腔外的至少一个球形空腔与所述支架的连接端固定。

6.根据权利要求2所述的中子能谱测量系统，其特征在于，所述慢化剂包括颗粒状、啫喱状、粉末状或液态物质；所述啫喱状或液态慢化剂用于填充在相邻子腔之间设置有连通通道的球形空腔中。

7.根据权利要求6所述的中子能谱测量系统，其特征在于，所述慢化剂包括主要慢化材料和辅助慢化材料；所述主要慢化材料包括水、植物油、硼酸、重水、石墨、硼、石蜡、锂和聚乙烯中的至少一种，所述辅助慢化材料包括重金属的至少一种。

8.根据权利要求7所述的中子能谱测量系统，其特征在于，填充所述辅助慢化材料的所述球形空腔包括一体成型的重金属球壳形实体。

9.根据权利要求1所述的中子能谱测量系统，其特征在于，所述球形空腔的腔体材料包括金属材料、非金属材料及合金材料的至少一种。

10.根据权利要求1所述的中子能谱测量系统，其特征在于，所述承重柱侧面设置有液体通道，与所述承重柱连接的球形空腔对应设置有连通通道，液体状和啫喱状慢化剂可通过所述液体通道和所述连通通道向所述球形空腔中填充或抽取。