CN111505703A - 钚物质的钚质量测量方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种钚物质的钚质量测量方法、装置、设备及介质。该方法包括：获取多个钚标准样品中每个钚标准样品的特征信息，以及待测钚物质的第二钚同位素丰度和第二²⁴¹Am同位素丰度，对每个钚标准样品和待测钚物质进行测量，基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率，基于每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量得到刻度曲线，根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度和第一预设参数，确定待测钚物质的钚质量，能够提高测量精度。

Description

钚物质的钚质量测量方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及核安保技术领域，尤其涉及一种钚物质的钚质量测量方法、装置、设备和计算机可读存储介质。

背景技术

非破坏性分析技术在核安保、核保障领域得到广泛应用。中子具有相对较强的穿透能力，不易被屏蔽，通常能够对样品进行整体测量。因此，中子分析技术非常适合测量中、高密度、大块样品，在核安保、核保障领域非破坏性测量中具有不可替代的作用。其中，符合中子测量方法是非破坏性分析技术中的一种，广泛应用于核安保。

一般通过对钚标准样品进行测量，得到符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间的刻度曲线，利用这条刻度曲线就可以得到未知钚物质的等效²⁴⁰P_Ueff质量，如果已知钚的同位素丰度，通过等效²⁴⁰P_Ueff质量就可以计算出钚质量。

理想情况下，符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间应是线性关系，可实际上由于中子增殖的影响，刻度曲线呈非线性，使得钚质量的测量结果误差较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种钚物质的钚质量测量方法、装置、设备和计算机可读存储介质，能够快速测量钚质量，提高测量精度。

第一方面，本发明实施例提供一种钚物质的钚质量测量方法，该方法包括：获取多个钚标准样品中每个钚标准样品的特征信息，以及待测钚物质的第二钚同位素丰度和第二²⁴¹Am同位素丰度，其中，特征信息包括第一等效²⁴⁰Pu_eff质量、第一钚同位素丰度、第一²⁴¹Am同位素丰度待测钚物质；对每个钚标准样品和待测钚物质进行测量，得到每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，以及待测钚物质的第二总中子计数率和第二符合中子计数率；基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，对每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率，其中，第一预设参数是²⁴⁰Pu的符合中子计数率与总中子计数率之比；基于每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量进行拟合，得到刻度曲线，其中，刻度曲线表示符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间的关系；根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度和第一预设参数，确定待测钚物质的钚质量。

在第一方面的一些可实现方式中，基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，对每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率，包括：根据每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定每个钚标准样品的第二参数，其中，第二参数表示(α，n)反应中子数与自发裂变中子数之比；根据每个钚标准样品的第二参数、第一预设参数、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定每个钚标准样品的第三参数；根据每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定每个钚标准样品的第一增殖因子；根据每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

在第一方面的一些可实现方式中，第一钚同位素丰度包括：²³⁸Pu同位素丰度、²³⁹Pu同位素丰度、²⁴⁰Pu同位素丰度、²⁴¹Pu同位素丰度以及²⁴²Pu同位素丰度；

根据每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定每个钚标准样品的第二参数，满足以下条件：

其中，A表示每个钚标准样品的第二参数，f₂₃₈表示每个钚标准样品的²³⁸Pu同位素丰度，f₂₃₉表示每个钚标准样品的²³⁹Pu同位素丰度，f₂₄₀表示每个钚标准样品的²⁴⁰Pu同位素丰度，f₂₄₁表示每个钚标准样品的²⁴¹Pu同位素丰度，f₂₄₂表示每个钚标准样品的²⁴²Pu同位素丰度，f_Am241表示每个钚标准样品的第一²⁴¹Am同位素丰度；

根据每个钚标准样品的第二参数、第一预设参数、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定每个钚标准样品的第三参数，满足以下条件：

其中，r表示每个钚标准样品的第三参数，S表示每个钚标准样品的第一总中子计数率，D表示每个钚标准样品的第一符合中子计数率、ρ₀表示第一预设参数；

根据每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定每个钚标准样品的第一增殖因子，满足以下条件：

2.166(1+A)M²-[2.166(1+A)-1]M-r＝0

其中，M表示每个钚标准样品的第一增殖因子；

根据每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定每个钚标准样品的第三符合中子计数率，满足以下条件：

D_corrected＝D/(M*r)

其中，D_corrected表示每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

在第一方面的一些可实现方式中，根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度和第一预设参数，确定待测钚物质的钚质量，包括：根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度、第一预设参数，确定待测钚物质的第二等效²⁴⁰Pu_eff质量，并根据第二等效²⁴⁰Pu_eff质量与第二钚同位素丰度确定待测钚物质的钚质量。

在第一方面的一些可实现方式中，待测钚物质包括以下任意一种：钚氧化物，钚金属，钚氟化物。

在第一方面的一些可实现方式中，每个钚标准样品与待测钚物质在尺寸、形状和组成上满足预设条件。

第二方面，本发明实施例提供一种钚物质的钚质量测量装置，该装置包括：获取模块，用于获取多个钚标准样品中每个钚标准样品的特征信息，以及待测钚物质的第二钚同位素丰度和第二²⁴¹Am同位素丰度，其中，特征信息包括第一等效²⁴⁰Pu_eff质量、第一钚同位素丰度、第一²⁴¹Am同位素丰度；测量模块，用于对每个钚标准样品和待测钚物质进行测量，得到每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，以及待测钚物质的第二总中子计数率和第二符合中子计数率；校正模块，用于基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，对每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率，其中，第一预设参数是²⁴⁰Pu的符合中子计数率与总中子计数率之比；拟合模块，用于基于每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量进行拟合，得到刻度曲线，其中，刻度曲线表示符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间的关系；确定模块，用于根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度和第一预设参数，确定待测钚物质的钚质量。

在第二方面的一些可实现方式中，校正模块具体用于：根据每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定每个钚标准样品的第二参数，其中，第二参数表示(α，n)反应中子数与自发裂变中子数之比；根据每个钚标准样品的第二参数、第一预设参数、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定每个钚标准样品的第三参数；根据每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定每个钚标准样品的第一增殖因子；根据每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

在第二方面的一些可实现方式中，第一钚同位素丰度包括：²³⁸Pu同位素丰度、²³⁹Pu同位素丰度、²⁴⁰Pu同位素丰度、²⁴¹Pu同位素丰度以及²⁴²Pu同位素丰度；

校正模块具体用于：根据每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定每个钚标准样品的第二参数，满足以下条件：

其中，A表示每个钚标准样品的第二参数，f₂₃₈表示每个钚标准样品的²³⁸Pu同位素丰度，f₂₃₉表示每个钚标准样品的²³⁹Pu同位素丰度，f₂₄₀表示每个钚标准样品的²⁴⁰Pu同位素丰度，f₂₄₁表示每个钚标准样品的²⁴¹Pu同位素丰度，f₂₄₂表示每个钚标准样品的²⁴²Pu同位素丰度，f_Am241表示每个钚标准样品的第一²⁴¹Am同位素丰度；

根据每个钚标准样品的第二参数、第一预设参数、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定每个钚标准样品的第三参数，满足以下条件：

其中，r表示每个钚标准样品的第三参数，S表示每个钚标准样品的第一总中子计数率，D表示每个钚标准样品的第一符合中子计数率、ρ₀表示第一预设参数；

根据每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定每个钚标准样品的第一增殖因子，满足以下条件：

2.166(1+A)M²-[2.166(1+A)-1]M-r＝0

其中，M表示每个钚标准样品的第一增殖因子；

根据每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定每个钚标准样品的第三符合中子计数率，满足以下条件：

D_corrected＝D/(M*r)

其中，D_corrected表示每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

在第二方面的一些可实现方式中，确定模块具体用于：根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度、第一预设参数，确定待测钚物质的第二等效²⁴⁰Pu_eff质量，并根据第二等效²⁴⁰Pu_eff质量与第二钚同位素丰度确定待测钚物质的钚质量。

在第二方面的一些可实现方式中，待测钚物质包括以下任意一种：钚氧化物，钚金属，钚氟化物。

在第二方面的一些可实现方式中，每个钚标准样品与待测钚物质在尺寸、形状和组成上满足预设条件。

第三方面，本发明实施例提供一种钚物质的钚质量测量设备，该设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；处理器执行计算机程序指令时实现第一方面或者第一方面任一些可实现方式中所述的钚物质的钚质量测量方法。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面或者第一方面任一些可实现方式中所述的钚物质的钚质量测量方法。

本发明实施例提供的一种钚物质的钚质量测量方法、装置、设备和计算机可读存储介质，通过对每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率，基于每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量进行拟合，得到刻度曲线，根据该刻度曲线，确定待测钚物质的钚质量。如此能够得到校正后的符合中子计数率与等效²⁴⁰Pu_eff质量之间的刻度曲线，通过该刻度曲线快速测量待测钚物质的钚质量，提高测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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的附图。

图1是本发明实施例提供的一种中子符合计数器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种钚物质的钚质量测量方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种符合中子计数率校正前后拟合的刻度曲线的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种钚物质的钚质量测量装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种钚物质的钚质量测量设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

钚的偶同位素能自发裂变，平均每次裂变事件发射2个或更多的瞬发中子，符合中子测量方法就是通过测量这些自发裂变中子的符合中子计数率来确定钚元素质量的一种方法。利用符合中子测量方法可以记录在符合分辨时间(电子学“门宽”)内相互靠近的“中子对”。

为了在不破坏待测钚物质的基础上，对待测钚物质进行测量，获得待测钚物质的钚质量，可以在中子符合计数器上应用符合中子测量方法，对钚标准样品进行测量，得到符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间的刻度曲线，利用该刻度曲线就可以得到未知钚物质的等效²⁴⁰P_Ueff质量，如果已知钚的同位素丰度，可以通过等效²⁴⁰P_Ueff质量就可以计算出钚质量。其中，这里所指的等效²⁴⁰P_Ueff是用于表示Pu元素中各偶同位素自发裂变中子对符合计数器的总响应，原因在于²⁴⁰Pu通常是偶同位素中丰度最大的一种。同位素丰度是指同位素的组成，可以理解为同位素相对于元素的质量分数，例如，钚物质1中的²⁴⁰Pu的同位素丰度，表示²⁴⁰Pu相对钚物质1中全部钚元素的占比。

其中，中子符合计数器可以如图1所示，图1是本发明实施例提供的一种中子符合计数器的结构示意图，在图1中，中子符合计数器可以包括中子探测器、中子源、聚乙烯、衬里、反射器、接线盒、高压屏蔽层。其中，中子探测器可以是³He正比计数管，原因在于³He正比计数管与热中子反应截面大，而且³He正比计数管被嵌入聚乙烯中。中子源可以是²⁵²Cf源、Am-Li源等等。聚乙烯可以降低中子本底，可以使用其它材料将其代替，在此并不做限制。衬里可以是镉衬里，可以减少衰减时间，降低中子反射增殖和中子吸收分析的影响。反射器可以是镍反射器。接线盒用于存放电路。高压屏蔽层用于高电压，保障安全。

理想情况下，符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间应是线性关系，但是发明人经过研究发现，由于中子增殖的影响，刻度曲线经常呈非线性，使得钚质量的测量结果误差较大。

针对于此，本发明实施例提供了一种钚物质的钚质量测量方法、装置、设备和计算机可读存储介质，获取多个钚标准样品中每个钚标准样品的特征信息，以及待测钚物质的第二钚同位素丰度和第二²⁴¹Am同位素丰度，对每个钚标准样品和待测钚物质进行测量，基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率，基于每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量得到刻度曲线，根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度和第一预设参数，确定待测钚物质的钚质量，如此能够得到校正后的符合中子计数率与等效²⁴⁰Pu_eff质量之间的刻度曲线，通过该刻度曲线快速测量待测钚物质的钚质量，提高测量精度。

下面结合附图对本发明实施例所提供的钚物质的钚质量测量方法进行介绍。

图2是本发明实施例提供的一种钚物质的钚质量测量方法的流程示意图。如图2所示，该钚物质的钚质量测量方法100可以包括S110至S150。

S110，获取多个钚标准样品中每个钚标准样品的特征信息，以及待测钚物质的第二钚同位素丰度和第二²⁴¹Am同位素丰度。

每个钚标准样品的特征信息可以是预先记录下来并保存的，方便快速获取。其中，特征信息可以包括第一等效²⁴⁰Pu_eff质量、第一钚同位素丰度、第一²⁴¹Am同位素丰度，其中，第一钚同位素丰度可以包括²³⁸Pu同位素丰度、²³⁹Pu同位素丰度、²⁴⁰Pu同位素丰度、²⁴¹Pu同位素丰度以及²⁴²Pu同位素丰度。在一些实施例中，特征信息还可以包括包装信息、基体信息、测量时间等等。第二钚同位素丰度可以包括待测钚物质的²³⁸Pu同位素丰度、²³⁹Pu同位素丰度、²⁴⁰Pu同位素丰度、²⁴¹Pu同位素丰度以及²⁴²Pu同位素丰度。

在一些实施例中，每个钚标准样品与待测钚物质在尺寸、形状和组成上满足预设条件，即每个钚标准样品与待测钚物质在尺寸、形状和组成等影响测量的参数上应该尽可能相似。而且，多个钚标准样品的钚质量范围可以覆盖待测钚物质的可能的钚质量。待测钚物质可以包括以下任意一种：钚氧化物，钚金属，钚氟化物，但并不局限于此。其中，钚氧化物，钚金属，钚氟化物是纯的物质。

S120，对每个钚标准样品和待测钚物质进行测量，得到每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，以及待测钚物质的第二总中子计数率和第二符合中子计数率。

可以通过图1所示实施例的中子符合计数器对每个钚标准样品和待测钚物质进行测量，得到每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，以及待测钚物质的第二总中子计数率和第二符合中子计数率。

S130，基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，对每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

首先，可以根据每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定每个钚标准样品的第二参数，其中，第二参数表示每个钚标准样品的(α，n)反应中子数与自发裂变中子数之比。(α，n)反应表示α粒子轰击轻元素原子核，产生中子的核反应。轻元素包括氧元素、氟元素等等。其次，可以根据每个钚标准样品的第二参数、第一预设参数、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定每个钚标准样品的第三参数。再次，可以根据每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定每个钚标准样品的第一增殖因子。接着，可以根据每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

作为一个具体的实施例，首先，可以根据以下公式确定每个钚标准样品的第二参数：

其中，A表示每个钚标准样品的第二参数，f₂₃₈表示每个钚标准样品的²³⁸Pu同位素丰度，f₂₃₉表示每个钚标准样品的²³⁹Pu同位素丰度，f₂₄₀表示每个钚标准样品的²⁴⁰Pu同位素丰度，f₂₄₁表示每个钚标准样品的²⁴¹Pu同位素丰度，f₂₄₂表示每个钚标准样品的²⁴²Pu同位素丰度，f_Am241表示每个钚标准样品的第一²⁴¹Am同位素丰度。

其次，可以根据以下公式确定每个钚标准样品的第三参数：

其中，r表示每个钚标准样品的第三参数，A表示每个钚标准样品的第二参数，S表示每个钚标准样品的第一总中子计数率，D表示每个钚标准样品的第一符合中子计数率、ρ₀表示第一预设参数，作为一个示例，ρ₀可以用ρ₀＝(D₀/S₀)(1+A₀)表示，其中，D₀表示指定质量(比如3克样品)的²⁴⁰Pu的符合中子计数率，S₀表示指定质量(比如3克样品)的²⁴⁰Pu的总中子计数率，A₀表示指定质量(比如3克样品)的²⁴⁰Pu的(a，n)反应中子数与自发裂变中子数之比。

再次，可以根据以下公式确定每个钚标准样品的第一增殖因子：

2.166(1+A)M²-[2.166(1+A)-1]M-r＝0 (3)

其中，M表示每个钚标准样品的第一增殖因子，A表示每个钚标准样品的第二参数，r表示每个钚标准样品的第三参数。

接着，可以根据以下公式确定每个钚标准样品的第三符合中子计数率：

D_corrected＝D/(M*r) (4)

其中，D_corrected表示每个钚标准样品的第三符合中子计数率，D表示每个钚标准样品的第一符合中子计数率，M表示每个钚标准样品的第一增殖因子，r表示每个钚标准样品的第三参数。

S140，基于每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量进行拟合，得到刻度曲线。

其中，刻度曲线可以表示符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间的关系，符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量在刻度曲线上一一对应。可以通过符合中子计数率在刻度曲线上查找到对应的等效²⁴⁰P_Ueff质量。

S150，根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度和第一预设参数，确定待测钚物质的钚质量。

可以根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度、第一预设参数，确定待测钚物质的第二等效²⁴⁰Pu_eff质量，并根据第二等效²⁴⁰Pu_eff质量与第二钚同位素丰度确定待测钚物质的钚质量。

具体地，可以根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度、第一预设参数对待测钚物质的第二符合中子计数率进行校正，得到第四符合中子计数率。根据第四符合中子计数率在刻度曲线中确定待测钚物质的第二等效²⁴⁰Pu_eff质量，并根据第二等效²⁴⁰Pu_eff质量与第二钚同位素丰度确定待测钚物质的钚质量。

作为一个具体的实施例，首先，可以根据以下公式确定待测钚物质的第四参数：

其中，A₁表示待测钚物质的第四参数，其中，第四参数表示待测钚物质的(α，n)反应中子数与自发裂变中子数之比，P₂₃₈表示待测钚物质的²³⁸Pu同位素丰度，P₂₃₉表示待测钚物质的²³⁹Pu同位素丰度，P₂₄₀表示待测钚物质的²⁴⁰Pu同位素丰度，P₂₄₁表示待测钚物质的²⁴¹Pu同位素丰度，P₂₄₂表示待测钚物质的²⁴²Pu同位素丰度，P_Am241表示待测钚物质的第二²⁴¹Am同位素丰度。

其次，可以根据以下公式确定待测钚物质的第五参数：

其中，r₁表示待测钚物质的第五参数，S₁表示待测钚物质的第二总中子计数率，D₁表示待测钚物质的第二符合中子计数率、ρ₀表示第一预设参数，A₁表示待测钚物质的第四参数。

再次，可以根据以下公式确定待测钚物质的第二增殖因子：

2.166(1+A₁)M₁ ²-[2.166(1+A₁)-1]M₁-r₁＝0 (7)

其中，M₁表示待测钚物质的第二增殖因子，A₁表示待测钚物质的第四参数，r₁表示待测钚物质的第五参数。

接着，可以根据以下公式确定待测钚物质的第四符合中子计数率：

D_corrected1＝D₁/(M₁*r₁) (8)

其中，D_corrected1表示待测钚物质的第四符合中子计数率，D₁表示待测钚物质的第二符合中子计数率，M₁表示待测钚物质的第二增殖因子，r₁表示待测钚物质的第五参数。

然后，可以根据D_corrected1在刻度曲线上确定待测钚物质的第二等效²⁴⁰Pu_eff质量。

再者，可以根据以下公式确定待测钚物质的钚质量：

其中，m表示待测钚物质的钚质量，m_eff1表示第二等效²⁴⁰Pu_eff质量，P₂₃₈表示待测钚物质的²³⁸Pu同位素丰度，P₂₄₀表示待测钚物质的²⁴⁰Pu同位素丰度，P₂₄₂表示待测钚物质的²⁴²Pu同位素丰度。

本发明实施例的钚物质的钚质量测量方法，通过对每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率，基于每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量进行拟合，得到刻度曲线，根据该刻度曲线，确定待测钚物质的钚质量。如此能够得到校正后的符合中子计数率与等效²⁴⁰Pu_eff质量之间的刻度曲线，通过该刻度曲线快速测量待测钚物质的钚质量，提高测量精度。

下面结合一个具体的实施例对第一符合计数率的校正操作进行详细介绍，具体如下：

假设钚标准样品1为钚质量为538g的PuO₂，其中，²³⁸Pu同位素丰度为0.055％，²³⁹Pu同位素丰度为82.93％，²⁴⁰Pu同位素丰度为16.4％，²⁴¹Pu同位素丰度为0.27％，²⁴⁰Pu同位素丰度为16.4％，²⁴²Pu同位素丰度为0.344％，第一²⁴¹Am同位素丰度为1.09％，第一预设参数为0.103，第一等效²⁴⁰Pu_eff质量为92g。

对钚标准样品1进行测量，得到第一总中子计数率为26176cps，第一符合计数率为2434cps。通过公式(1)可以得到第二参数为0.525，通过公式(2)、公式(3)可以得到第一增殖因子为1.08，通过公式(4)可以得到第三符合计数率为1634cps。对多个钚标准样品PuO₂进行类似的步骤，最终可以得到每个钚标准样品PuO₂的第一符合计数率、第三符合计数率，根据每个钚标准样品PuO₂的第一符合计数率与第一等效²⁴⁰Pu_eff质量可以拟合得到校正前的刻度曲线，根据每个钚标准样品PuO₂的第三符合计数率与第一等效²⁴⁰Pu_eff质量可以拟合得到校正后的刻度曲线。校正前后的刻度曲线可以如图3所示，图3是本发明实施例提供的一种符合中子计数率校正前后拟合的刻度曲线的示意图，根据2434cps可以在校正前的刻度曲线上确定第一等效²⁴⁰Pu_eff质量为92g，根据1634cps可以在校正后的刻度曲线上确定第一等效²⁴⁰Pu_eff质量为92g。可以看出，校正后的刻度曲线呈线性，利用校正后的刻度曲线可以快速测量待测钚物质的钚质量，提高测量精度。

图4是本发明实施例提供的一种钚物质的钚质量测量装置的结构示意图，如图4所示，该钚物质的钚质量测量装置200可以包括：获取模块210、测量模块220、校正模块230、拟合模块240、确定模块250。

其中，获取模块210，用于获取多个钚标准样品中每个钚标准样品的特征信息，以及待测钚物质的第二钚同位素丰度和第二²⁴¹Am同位素丰度。其中，特征信息包括第一等效²⁴⁰Pu_eff质量、第一钚同位素丰度、第一²⁴¹Am同位素丰度。测量模块220，用于对每个钚标准样品和待测钚物质进行测量，得到每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，以及待测钚物质的第二总中子计数率和第二符合中子计数率。校正模块230，用于基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，对每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率。其中，第一预设参数是²⁴⁰Pu的符合中子计数率与总中子计数率之比。拟合模块240，用于基于每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量进行拟合，得到刻度曲线。其中，刻度曲线表示符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间的关系。确定模块250，用于根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度和第一预设参数，确定待测钚物质的钚质量。

在一些实施例中，校正模块230具体用于：根据每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定每个钚标准样品的第二参数，其中，第二参数表示(α，n)反应中子数与自发裂变中子数之比。根据每个钚标准样品的第二参数、第一预设参数、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定每个钚标准样品的第三参数。根据每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定每个钚标准样品的第一增殖因子。根据每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

在一些实施例中，第一钚同位素丰度包括：²³⁸Pu同位素丰度、²³⁹Pu同位素丰度、²⁴⁰Pu同位素丰度、²⁴¹Pu同位素丰度以及²⁴²Pu同位素丰度。

校正模块230具体用于：根据每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定每个钚标准样品的第二参数，满足以下条件：

其中，A表示每个钚标准样品的第二参数，f₂₃₈表示每个钚标准样品的²³⁸Pu同位素丰度，f₂₃₉表示每个钚标准样品的²³⁹Pu同位素丰度，f₂₄₀表示每个钚标准样品的²⁴⁰Pu同位素丰度，f₂₄₁表示每个钚标准样品的²⁴¹Pu同位素丰度，f₂₄₂表示每个钚标准样品的²⁴²Pu同位素丰度，f_Am241表示每个钚标准样品的第一²⁴¹Am同位素丰度。

根据每个钚标准样品的第二参数、第一预设参数、每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定每个钚标准样品的第三参数，满足以下条件：

其中，r表示每个钚标准样品的第三参数，S表示每个钚标准样品的第一总中子计数率，D表示每个钚标准样品的第一符合中子计数率、ρ₀表示第一预设参数。

根据每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定每个钚标准样品的第一增殖因子，满足以下条件：

2.166(1+A)M²-[2.166(1+A)-1]M-r＝0

其中，M表示每个钚标准样品的第一增殖因子。

根据每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定每个钚标准样品的第三符合中子计数率，满足以下条件：

D_corrected＝D/(M*r)

其中，D_corrected表示每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

在一些实施例中，确定模块250具体用于：根据第二总中子计数率、第二符合中子计数率、刻度曲线、第二钚同位素丰度、第二²⁴¹Am同位素丰度、第一预设参数，确定待测钚物质的第二等效²⁴⁰Pu_eff质量，并根据第二等效²⁴⁰Pu_eff质量与第二钚同位素丰度确定待测钚物质的钚质量。

在一些实施例中，待测钚物质包括以下任意一种：钚氧化物，钚金属，钚氟化物。

在一些实施例中，每个钚标准样品与待测钚物质在尺寸、形状和组成上满足预设条件。

本发明实施例的钚物质的钚质量测量装置，通过对每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到每个钚标准样品的第三符合中子计数率，基于每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量进行拟合，得到刻度曲线，根据该刻度曲线，确定待测钚物质的钚质量。如此能够得到校正后的符合中子计数率与等效²⁴⁰Pu_eff质量之间的刻度曲线，通过该刻度曲线快速测量待测钚物质的钚质量，提高测量精度。

可以理解的是，本发明实施例的钚物质的钚质量测量装置200，可以对应于本发明实施例图2中的钚物质的钚质量测量方法的执行主体，钚物质的钚质量测量装置200的各个模块/单元的操作和/或功能的具体细节可以参见上述本发明实施例图2的钚物质的钚质量测量方法中的相应部分的描述，为了简洁，在此不再赘述。

图5是本发明实施例提供的一种钚物质的钚质量测量设备的硬件结构示意图。

如图5所示，本实施例中的钚物质的钚质量测量设备300包括输入设备301、输入接口302、中央处理器303、存储器304、输出接口305、以及输出设备306。其中，输入接口302、中央处理器303、存储器304、以及输出接口305通过总线310相互连接，输入设备301和输出设备306分别通过输入接口302和输出接口305与总线310连接，进而与钚物质的钚质量测量设备300的其他组件连接。

具体地，输入设备301接收来自外部的输入信息，并通过输入接口302将输入信息传送到中央处理器303；中央处理器303基于存储器304中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器304中，然后通过输出接口305将输出信息传送到输出设备306；输出设备306将输出信息输出到钚物质的钚质量测量设备300的外部供用户使用。

在一个实施例中，图5所示的钚物质的钚质量测量设备300包括：存储器304，用于存储程序；处理器303，用于运行存储器中存储的程序，以执行图2所示实施例提供的钚物质的钚质量测量方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现图2所示实施例提供的钚物质的钚质量测量方法。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，做出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(Radio Frequency，RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种钚物质的钚质量测量方法，其特征在于，所述方法包括：

获取多个钚标准样品中每个钚标准样品的特征信息，以及待测钚物质的第二钚同位素丰度和第二²⁴¹Am同位素丰度，其中，所述特征信息包括第一等效²⁴⁰Pu_eff质量、第一钚同位素丰度、第一²⁴¹Am同位素丰度；

对所述每个钚标准样品和所述待测钚物质进行测量，得到所述每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，以及所述待测钚物质的第二总中子计数率和第二符合中子计数率；

基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、所述每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，对所述每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率，其中，所述第一预设参数是²⁴⁰Pu的符合中子计数率与总中子计数率之比；

基于所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量进行拟合，得到刻度曲线，其中，所述刻度曲线表示符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间的关系；

根据所述第二总中子计数率、所述第二符合中子计数率、所述刻度曲线、所述第二钚同位素丰度、所述第二²⁴¹Am同位素丰度和所述第一预设参数，确定所述待测钚物质的钚质量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、所述每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，对所述每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率，包括：

根据所述每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定所述每个钚标准样品的第二参数，其中，所述第二参数表示(α，n)反应中子数与自发裂变中子数之比；

根据所述每个钚标准样品的第二参数、所述第一预设参数、所述每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定所述每个钚标准样品的第三参数；

根据所述每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定所述每个钚标准样品的第一增殖因子；

根据所述每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一钚同位素丰度包括：²³⁸Pu同位素丰度、²³⁹Pu同位素丰度、²⁴⁰Pu同位素丰度、²⁴¹Pu同位素丰度以及²⁴²Pu同位素丰度；

根据所述每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定所述每个钚标准样品的第二参数，满足以下条件：

其中，A表示所述每个钚标准样品的第二参数，f₂₃₈表示所述每个钚标准样品的²³⁸Pu同位素丰度，f₂₃₉表示所述每个钚标准样品的²³⁹Pu同位素丰度，f₂₄₀表示所述每个钚标准样品的²⁴⁰Pu同位素丰度，f₂₄₁表示所述每个钚标准样品的²⁴¹Pu同位素丰度，f₂₄₂表示所述每个钚标准样品的²⁴²Pu同位素丰度，f_Am241表示所述每个钚标准样品的第一²⁴¹Am同位素丰度；

根据所述每个钚标准样品的第二参数、所述第一预设参数、所述每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定所述每个钚标准样品的第三参数，满足以下条件：

其中，r表示所述每个钚标准样品的第三参数，S表示所述每个钚标准样品的第一总中子计数率，D表示所述每个钚标准样品的第一符合中子计数率、ρ₀表示所述第一预设参数；

根据所述每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定所述每个钚标准样品的第一增殖因子，满足以下条件：

2.166(1+A)M²-[2.166(1+A)-1]M-r＝0

其中，M表示所述每个钚标准样品的第一增殖因子；

根据所述每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率，满足以下条件：

D_corrected＝D/(M*r)

其中，D_corrected表示所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二总中子计数率、所述第二符合中子计数率、所述刻度曲线、所述第二钚同位素丰度、所述第二²⁴¹Am同位素丰度和所述第一预设参数，确定所述待测钚物质的钚质量，包括：

根据所述第二总中子计数率、所述第二符合中子计数率、所述刻度曲线、所述第二钚同位素丰度、所述第二²⁴¹Am同位素丰度、所述第一预设参数，确定所述待测钚物质的第二等效²⁴⁰Pu_eff质量，并根据所述第二等效²⁴⁰Pu_eff质量与所述第二钚同位素丰度确定所述待测钚物质的钚质量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测钚物质包括以下选项中任意一种：钚氧化物，钚金属，钚氟化物。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个钚标准样品与所述待测钚物质在尺寸、形状和组成上满足预设条件。

7.一种钚物质的钚质量测量装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取多个钚标准样品中每个钚标准样品的特征信息，以及待测钚物质的第二钚同位素丰度和第二²⁴¹Am同位素丰度，其中，所述特征信息包括第一等效²⁴⁰Pu_eff质量、第一钚同位素丰度、第一²⁴¹Am同位素丰度；

测量模块，用于对所述每个钚标准样品和所述待测钚物质进行测量，得到所述每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，以及所述待测钚物质的第二总中子计数率和第二符合中子计数率；

校正模块，用于基于每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度、所述每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率、第一预设参数，对所述每个钚标准样品的第一符合中子计数率进行校正，得到所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率，其中，所述第一预设参数是²⁴⁰Pu的符合中子计数率与总中子计数率之比；

拟合模块，用于基于所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率和第一等效²⁴⁰Pu_eff质量进行拟合，得到刻度曲线，其中，所述刻度曲线表示符合中子计数率与等效²⁴⁰P_Ueff质量之间的关系；

确定模块，用于根据所述第二总中子计数率、所述第二符合中子计数率、所述刻度曲线、所述第二钚同位素丰度、所述第二²⁴¹Am同位素丰度和所述第一预设参数，确定所述待测钚物质的钚质量。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述校正模块具体用于：

根据所述每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定所述每个钚标准样品的第二参数，其中，所述第二参数表示(α，n)反应中子数与自发裂变中子数之比；

根据所述每个钚标准样品的第二参数、所述第一预设参数、所述每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定所述每个钚标准样品的第三参数；

根据所述每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定所述每个钚标准样品的第一增殖因子；

根据所述每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一钚同位素丰度包括：²³⁸Pu同位素丰度、²³⁹Pu同位素丰度、²⁴⁰Pu同位素丰度、²⁴¹Pu同位素丰度以及²⁴²Pu同位素丰度；

所述校正模块具体用于：

根据所述每个特征信息中的第一钚同位素丰度和第一²⁴¹Am同位素丰度，确定所述每个钚标准样品的第二参数，满足以下条件：

其中，A表示所述每个钚标准样品的第二参数，f₂₃₈表示所述每个钚标准样品的²³⁸Pu同位素丰度，f₂₃₉表示所述每个钚标准样品的²³⁹Pu同位素丰度，f₂₄₀表示所述每个钚标准样品的²⁴⁰Pu同位素丰度，f₂₄₁表示所述每个钚标准样品的²⁴¹Pu同位素丰度，f₂₄₂表示所述每个钚标准样品的²⁴²Pu同位素丰度，f_Am241表示所述每个钚标准样品的第一²⁴¹Am同位素丰度；

根据所述每个钚标准样品的第二参数、所述第一预设参数、所述每个钚标准样品的第一总中子计数率和第一符合中子计数率，确定所述每个钚标准样品的第三参数，满足以下条件：

其中，r表示所述每个钚标准样品的第三参数，S表示所述每个钚标准样品的第一总中子计数率，D表示所述每个钚标准样品的第一符合中子计数率、ρ₀表示所述第一预设参数；

根据所述每个钚标准样品的第二参数和第三参数，确定所述每个钚标准样品的第一增殖因子，满足以下条件：

2.166(1+A)M²-[2.166(1+A)-1]M-r＝0

其中，M表示所述每个钚标准样品的第一增殖因子；

根据所述每个钚标准样品的第一符合中子计数率、第三参数和第一增殖因子，确定所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率，满足以下条件：

D_corrected＝D/(M*r)

其中，D_corrected表示所述每个钚标准样品的第三符合中子计数率。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：

根据所述第二总中子计数率、所述第二符合中子计数率、所述刻度曲线、所述第二钚同位素丰度、所述第二²⁴¹Am同位素丰度、所述第一预设参数，确定所述待测钚物质的第二等效²⁴⁰Pu_eff质量，并根据所述第二等效²⁴⁰Pu_eff质量与所述第二钚同位素丰度确定所述待测钚物质的钚质量。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述待测钚物质包括以下任意一种：钚氧化物，钚金属，钚氟化物。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述每个钚标准样品与所述待测钚物质在尺寸、形状和组成上满足预设条件。

13.一种钚物质的钚质量测量设备，其特征在于，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-6任意一项所述的钚物质的钚质量测量方法。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的钚物质的钚质量测量方法。

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