CN211654769U - 一种抽样式裂变电离室 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种裂变电离室，特别涉及一种抽样式裂变电离室，解决了用现有电离室测量裂变产额时，由于电离室存在自屏蔽、中子能谱一致性差、导致引入了较大的测量不确定度，及无法对气体裂变产物和短寿命裂变产物测量和对测量人员健康影响较大的问题。该电离室的特殊在于：包括由下至上依次同轴设置阴极托和阴极，设在阴极内腔中且与阴极同轴的阳极托；阳极托下底面设有环形密封凸台和隔离凸台，密封凸台位于隔离凸台外侧；密封凸台下端面与阴极底部内表面密封固连；隔离凸台最下端与阴极底部内表面间有间隙；抽样阳极和环形阳极附着在阳极托下底面，抽样阳极位于隔离凸台内部；环形阳极位于隔离凸台和密封凸台之间。

Description

一种抽样式裂变电离室

技术领域

本实用新型涉及一种裂变电离室，特别涉及一种抽样式裂变电离室。

背景技术

铀、钚、镎等核材料发生单位裂变产生裂变产物A的概率称之为A的裂变产额。一般而言，不同中子场下的裂变截面和裂变产额值均存在一定差异，在研制核反应堆等先进核装置时，裂变产额随中子能量的变化关系是裂变燃耗测定等工作的重要基础。裂变产额的测定需要同时测量裂变产物总量和核材料的裂变总数。对于裂变产物总量的测量，一般采用β测量、γ能谱或者质谱分析方式，测量时，通常要求单位时间的裂变总数大于10⁷；而采用裂变电离室对裂变总数进行测量时，裂变电离室的最佳计数率范围为10～10³cps；因此，对于裂变产物总量和裂变总数的测量，通常需要采用不同的靶，再通过质量比折算裂变数之比。

裂变数的测量通常有三种方法：活化法(Finn.E.C等,Cumulative fissionyields of short-lived isotopes under natural-abundance-boron-carbi-de-moderated neutron spectrum.Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry,第306卷第1期，2015年)、固体裂变径迹密度法(王冬梅等.24.4KeV中子诱发²³⁵U裂变的产额测量，核化学与放射化学，第13卷第4期，1991年)和双裂变电离室法(冯晶等，0.57、1.0和1.5MeV中子诱发²³⁵U裂变的⁹⁹Mo产额绝对测量，原子能科学技术，第47卷第9期，2015年)，前两种方法不确定度较高，因此目前通常采用第三种方法。

双裂变电离室最早由美国人发明(Leo R.Boy等，Fission chamber assembly,美国专利，公开号：US3043954A，公开日：1962.7.10)，国内常用的双裂变电离室结构与其基本一致(冯晶，0.57MeV，1.0MeV和1.5MeV中子诱发²³⁵U裂变产物产额测量，中国原子能科学研究院硕士论文,2006年)。如图1所示，双裂变电离室内部类似于夹心三明治结构，上下层为用于测定裂变总数的两个裂变电离室，即上端电离室01和下端电离室03；中间为用于裂变产物总量测量的厚靶，即厚裂变靶02。上端电离室01包括由上至下依次排布的第一收集阳极011和第一靶阴极012；下端电离室03包括由上至下依次排布的第二靶阴极032和第二收集阳极031。第一靶阴极012和第二靶阴极032为标准裂变材料金属薄靶或者以铂、钛、高纯铝等金属薄片作为衬底的裂变材料镀层；厚裂变靶02为裂变材料金属或镀片。双裂变电离室外部有外壳04，外壳04内充有工作气体06。将双裂变电离室置于中子场05下辐照，辐照完成后，将厚裂变靶02从外壳04取出，用于裂变产物总量的测量、分析目标裂变产物；由上端电离室01和下端电离室03的计数计算裂变数，再通过质量比折算裂变数之比的方法以及一系列修正得到中间厚裂变靶02的裂变总数，进而得到目标裂变产物的裂变产额。采用上述方法测定计算裂变产额，存在以下缺点：

(1)双裂变电离室对中子场存在自屏蔽问题。由于上端电离室01本身对中子场05存在慢化和散射，使得到达厚裂变靶02和下端电离室03的中子能谱与初始感兴趣的中子能谱存在差异，在由上端电离室01和下端电离室03的计数计算裂变数时，需要进行一系列修正，额外引入了较大的不确定度。

(2)上端电离室01、厚裂变靶02以及下端电离室03的“三明治”布放方式导致中子通量也会存在差异。由于中子束流一般并非完全均匀平行的束流，距离中子源越远，中子通量越低，上端电离室01、厚裂变靶02以及下端电离室03沿中子场05出射方向由近及远依次布放，各位置中子通量会存在细微差异，也会引入不确定度。

(3)辐照完成后，需及时取出厚裂变靶02进行放射性测量，因非密封性和操作繁杂，无法对气体裂变产物和短寿命的裂变产物进行准确测量，因此，上述方法一般仅用作寿命较长的固态裂变产物裂变产额的测量。

(4)采用上述双裂变电离室测定计算裂变产额时，需要拆解双裂变电离室，取出厚裂变靶02进行放射性测量，人员在拆解双裂变电离室，取出厚裂变靶02过程中，会受到较大辐射剂量的辐射，对测量人员健康影响较大。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种抽样式裂变电离室，以解决采用现有双裂变电离室测量裂变产额时，由于电离室存在自屏蔽、中子能谱一致性差、导致引入了较大的测量不确定度，以及无法对气体裂变产物和短寿命的裂变产物进行测量和对测量人员健康影响较大的技术问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种抽样式裂变电离室，其特殊之处在于：

包括由下至上依次同轴设置且固连的阴极托和阴极，设置在阴极内腔中且与阴极同轴的阳极托，还包括抽样阳极、环形阳极、抽样阴极套、平衡阴极套、抽样阳极柱、平衡阳极柱以及工作气体导入单元；所述阴极由上、下两部分可拆卸连接，围城一个腔室；

所述阳极托的下底面设置有环形的密封凸台和环形的隔离凸台，所述密封凸台位于隔离凸台的外侧，且均与阳极托同轴；所述密封凸台的高度，大于附着在阴极底部内表面、与阴极同轴且位于密封凸台和隔离凸台之间位置的待测定环形厚裂变靶的厚度；所述密封凸台的下端面与阴极的底部内表面密封固连；所述隔离凸台的最下端与阴极的底部内表面之间有间隙；

所述抽样阳极附着在阳极托的下底面，且位于隔离凸台的环形内部，与阳极托同轴设置；所述抽样阳极的径向尺寸大于附着在阴极底部内表面中心的待测定抽样薄裂变靶的径向尺寸；

所述环形阳极附着在阳极托的下底面，且位于隔离凸台和密封凸台之间，与阳极托同轴设置；环形阳极的径向尺寸与所述待测定环形厚裂变靶的径向尺寸相一致；所述环形阳极与抽样阳极的厚度相同；

所述阳极托上设置有轴线平行的抽样阳极孔和平衡阳极孔，且抽样阳极孔与阳极托同轴，平衡阳极孔介于隔离凸台和密封凸台之间；所述阴极的顶板上设置有与抽样阳极孔同轴的第一过孔和与平衡阳极孔同轴的第二过孔；

所述抽样阴极套和平衡阴极套对应地分别穿过第一过孔和第二过孔，与第一过孔和第二过孔同轴设置，且二者均与阴极固连；

所述抽样阳极柱穿过抽样阴极套和抽样阳极孔后，与抽样阳极电连接；所述平衡阳极柱穿过平衡阴极套和平衡阳极孔后，与环形阳极电连接；

所述抽样阳极柱与抽样阴极套、抽样阳极柱与抽样阳极孔、平衡阳极柱与平衡阴极套、平衡阳极柱与平衡阳极孔之间均存在有环形间隙，且在该环形间隙中灌装有绝缘密封胶；

所述阳极托和阴极托均由固体绝缘材料制成；

所述阴极、抽样阳极、环形阳极、抽样阴极套、平衡阴极套、抽样阳极柱、平衡阳极柱均为固体导电材料；

所述工作气体导入单元用于向阳极托下底面、密封凸台以及阴极底部内表面围成的密封腔输送工作气体。

进一步地，所述工作气体导入单元包括垫片、压紧螺钉、注射器以及气体供给单元；

在所述阳极托上，位于隔离凸台与密封凸台之间的位置，设置有与抽样阳极孔轴线平行的进气孔，且进气孔为上大下小的台阶型孔；在所述阴极的顶板上设置有与进气孔同轴的第三过孔；在环形阳极上设置有与进气孔同轴的第四过孔；

所述垫片的径向尺寸与进气孔的上端大孔的孔径尺寸相适配；

所述垫片和压紧螺钉由下至上依次设置在进气孔的上端大孔中，且压紧螺钉通过螺纹与阳极托固连；通过压紧螺钉将垫片压紧，对气路进行密封；在所述压紧螺钉上端面中心垂直设置有导向孔；

所述注射器针头一端穿过导向孔及垫片后，与进气孔的下端小孔连通；所述注射器与针头相对的另一端与气体供给单元连通。

进一步地，所述气体供给单元包括第一阀门、第三阀门、工作气体存储装置、第二阀门、真空泵以及压力计；

所述注射器与针头相对的另一端通过第一阀门后，分三路：第一路通过第三阀门与工作气体存储装置连接；第二路通过第二阀门与真空泵连接；第三路与压力计连接。这样，便于对气流大小、气体压力进行控制。

进一步地，所述进气孔位于隔离凸台与密封凸台之间的沿径向方向的最外侧；

所述平衡阳极孔和进气孔对称设置在阳极托中心的两侧。这样，对电场分布的影响最小，测定更为准确。

进一步地，为了便于对注射器进行定位，所述导向孔为上大下小的台阶型孔，且上端大孔为六方型孔；所述六方型孔的径向尺寸与用于锁紧压紧螺钉的内六方扳手的径向尺寸相适配；所述导向孔的下端小孔的孔径尺寸与注射器的管径尺寸相适配。

进一步地，所述密封凸台的高度比待测定环形厚裂变靶的厚度至少高2mm。这样，裂变靶上的裂变材料裂变后，有足够的距离让裂变电子的能量损耗完，最终测定的信号高，能够和噪声区别开，提高测定的准确性。

进一步地，为了既能使气流通过，又可以使待测定抽样薄裂变靶和待测定环形厚裂变靶的可用面积足够大，所述隔离凸台的截面形状为上大下小的倒三角形。

进一步地，为了便于抽样阳极的定位和平铺，所述阳极托包括阳极托本体和转接件；

所述转接件为上大下小的台阶轴状，且转接件下端面的外径尺寸与抽样阳极的外径尺寸相等；所述转接件上端面中心垂直设置有通孔；所述通孔即为抽样阳极孔；

所述阳极托本体上端面中心垂直设置有与转接件相适配的转接件安装孔；所述转接件设置在转接件安装孔中，且转接件下端面与阳极托本体下端面平齐；所述阳极托由阳极托本体和转接件通过密封固连构成。

进一步地，所述阳极托、阴极托以及压紧螺钉均由有机玻璃制成；

所述阴极由高纯铝箔片制成；

所述抽样阳极和环形阳极由纯铝制成；

所述垫片由硅胶材料制成；

所述绝缘密封胶为环氧树脂；

所述阴极的上部分为筒形上盖，下部分为圆形底板，围成的所述腔室为圆柱形腔室。这样，可大幅降低中子辐照后活化产物的放射性剂量，而且阴极的结构简单。

基于上述抽样式裂变电离室测定裂变总数的方法，包括以下步骤：

步骤1：分别定量称取待测定裂变靶材料，使之均匀附着于阴极底部内表面的待测定抽样薄裂变靶和待测定环形厚裂变靶设定位置，制备待测定抽样薄裂变靶和待测定环形厚裂变靶；并将待测定环形厚裂变靶和待测定抽样薄裂变靶两者含有的裂变物质质量之比记作R；

步骤2：将抽样阳极和环形阳极贴于阳极托下底面设定位置；将抽样阴极套、平衡阴极套、抽样阳极柱、平衡阳极柱放置于设定位置，用环氧树脂密封固定，使抽样阳极柱与抽样阳极电连接，使平衡阳极柱与环形阳极电连接；

步骤3：将阳极托的密封凸台的下端面与阴极的底部内表面密封固连；将阴极托的上表面与阴极的底部外表面密封固连；

步骤4：盖上阴极的上部分，将阴极的上、下两部分电连接；将阴极与抽样阴极套、阴极与平衡阴极套之间电连接；至此，电离室主体制作完成；

步骤5：通过所述工作气体导入单元先给由电离室主体中阳极托下底面、密封凸台以及阴极底部内表面围成的密封腔抽真空，然后再输送工作气体；

步骤6：将步骤5输送有工作气体的电离室主体置于中子场中进行辐照，辐照方向为由阴极托指向阳极托的方向，测量抽样阳极脉冲信号总计数N，由步骤1中待测定环形厚裂变靶和待测定抽样薄裂变靶两者含有的裂变物质质量之比R，计算得到待测定环形厚裂变靶的裂变总数为2R·N，则核材料的裂变总数为(2R+2)N。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的抽样式裂变电离室，待测定抽样薄裂变靶和待测定环形厚裂变靶同心且位于同一平面，有效避免了电离室和厚裂变靶的中子能谱自吸收的不一致性；通过密封凸台的下端面与阴极的底部内表面密封固连，以及在抽样阳极柱与抽样阴极套、抽样阳极柱与抽样阳极孔、平衡阳极柱与平衡阴极套、平衡阳极柱与平衡阳极孔之间的环形间隙中灌装有绝缘密封胶的方式，使阳极托下底面、密封凸台以及阴极底部内表面围成一个密封腔，这样的密封性设计可以实现气体和固体裂变产物的同时测量；本实用新型的抽样式裂变电离室，辐照后可整体转移，不需要拆解，便于γ无损测量，可大幅减小工作人员所受的放射性剂量；因此，本实用新型解决了采用现有双裂变电离室测量裂变产额时，由于电离室存在自屏蔽、中子能谱一致性差、导致引入了较大的测量不确定度，以及无法对气体裂变产物和短寿命的裂变产物进行测量和对测量人员健康影响较大的技术问题。

(2)本实用新型的抽样式裂变电离室，优选地大量采用绝缘的有机材料，可大幅降低中子辐照后活化产物的放射性剂量。

附图说明

图1是背景技术中双裂变电离室的结构示意图。

图1中各标号的说明如下：

01-上端电离室，011-第一收集阳极，012-第一靶阴极，02-厚裂变靶，03-下端电离室，031-第二收集阳极，032-第二靶阴极，04-外壳，05-中子场，06-工作气体。

图2是本实用新型实施例的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的三维外形图；

图4是给本实用新型实施例充气的气路示意图。

图2至图4中各标号的说明如下：

1-阳极托，101-转接件，102-阳极托本体，2-阴极托，3-阴极，4-密封凸台，5-进气孔，6-隔离凸台，7-抽样阳极孔，8-平衡阳极孔，9-抽样阳极，10-环形阳极，11-待测定抽样薄裂变靶，12-待测定环形厚裂变靶，13-压紧螺钉，1301-导向孔，14-垫片，15-抽样阳极柱，16-平衡阳极柱，1701-抽样阴极套，1702-平衡阴极套，18-电离室主体，19-注射器，21-第一阀门，22-第二阀门，23-第三阀门，24-工作气体存储装置，25-压力计，26-真空泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参见图2和图3，本实用新型一种抽样式裂变电离室，包括由下至上依次同轴设置且固连的阴极托2和阴极3，设置在阴极3内腔中且与阴极3同轴的阳极托1，还包括抽样阳极9、环形阳极10、抽样阴极套1701、平衡阴极套1702、抽样阳极柱15、平衡阳极柱16以及工作气体导入单元。上述阴极3由上、下两部分可拆卸连接，围城一个腔室。本实施例中，优选地阴极托2为圆柱形；阴极3的上部分为筒形上盖，下部分为圆形底板，围成的上述腔室为圆柱形腔室，上、下两部分采用导电胶连接；阴极托2和阴极3采用环氧树脂粘接。并且优选地阳极托1也为圆柱形。

上述阳极托1的下底面设置有环形的密封凸台4和环形的隔离凸台6，密封凸台4位于隔离凸台6的外侧，且均与阳极托1同轴；密封凸台4的高度，大于附着在阴极3底部内表面、与阴极3同轴且位于密封凸台4和隔离凸台6之间位置的待测定环形厚裂变靶12的厚度；在本实施例中，优选地密封凸台4的高度比待测定环形厚裂变靶12的厚度至少高2mm。密封凸台4的下端面与阴极3的底部内表面密封固连；在本实施例中，优选地采用环氧树脂将密封凸台4的下端面与阴极3的底部内表面粘封，保证其密封性。隔离凸台6的最下端与阴极3的底部内表面之间有间隙；为了既能使气流通过，又可以使待测定抽样薄裂变靶和待测定环形厚裂变靶的可用面积足够大，本实施例优选地隔离凸台6的截面形状为上大下小的倒三角形。

抽样阳极9附着在阳极托1的下底面，且位于隔离凸台6的环形内部，与阳极托1同轴设置；抽样阳极9的径向尺寸大于附着在阴极3底部内表面中心的待测定抽样薄裂变靶11的径向尺寸；环形阳极10附着在阳极托1的下底面，且位于隔离凸台6和密封凸台4之间，与阳极托1同轴设置；环形阳极10的径向尺寸与上述待测定环形厚裂变靶12的径向尺寸相一致(即相等或相近)；环形阳极10与抽样阳极9的厚度相同。

阳极托1上设置有轴线平行的抽样阳极孔7和平衡阳极孔8，且抽样阳极孔7与阳极托1同轴，平衡阳极孔8介于隔离凸台6和密封凸台4之间；阴极3的顶板上设置有与抽样阳极孔7同轴的第一过孔和与平衡阳极孔8同轴的第二过孔；抽样阴极套1701和平衡阴极套1702对应地分别穿过第一过孔和第二过孔，与第一过孔和第二过孔同轴设置，且二者均与阴极3固连；抽样阳极柱15穿过抽样阴极套1701和抽样阳极孔7后，与抽样阳极9电连接；平衡阳极柱16穿过平衡阴极套1702和平衡阳极孔8后，与环形阳极10电连接；抽样阳极柱15与抽样阴极套1701、抽样阳极柱15与抽样阳极孔7、平衡阳极柱16与平衡阴极套1702、平衡阳极柱16与平衡阳极孔8之间均存在有环形间隙，且在该环形间隙中灌装有绝缘密封胶，本实施例优选地绝缘密封胶为环氧树脂。为了便于抽样阳极9的定位和平铺，本实施例优选地上述阳极托1包括阳极托本体102和转接件101；转接件101为上大下小的台阶轴状，且转接件101下端面的外径尺寸与抽样阳极9的外径尺寸相等；转接件101上端面中心垂直设置有通孔；上述通孔即为抽样阳极孔7；阳极托本体102上端面中心垂直设置有与转接件101相适配的转接件安装孔；转接件101设置在转接件安装孔中，且转接件101下端面与阳极托本体102下端面平齐；上述阳极托1由阳极托本体102和转接件101通过密封固连构成。

阳极托1和阴极托2均由固体绝缘材料制成；阴极3、抽样阳极9、环形阳极10、抽样阴极套1701、平衡阴极套1702、抽样阳极柱15、平衡阳极柱16均为固体导电材料。本实施例优选地阳极托1和阴极托2均由有机玻璃制成；阴极3为高纯铝箔片，厚度0.1mm，纯度99.99％；抽样阳极9和环形阳极10均为纯铝薄片，厚度0.1mm，纯度99.99％；抽样阴极套1701、平衡阴极套1702、抽样阳极9、环形阳极10均采用标准的MHV标准电气接头。

工作气体导入单元用于向阳极托1下底面、密封凸台4以及阴极3底部内表面围成的密封腔输送工作气体。

本实施例的工作气体导入单元包括垫片14、压紧螺钉13、注射器19以及气体供给单元。在上述阳极托1上，位于隔离凸台6与密封凸台4之间的位置，设置有与抽样阳极孔7轴线平行的进气孔5，且进气孔5为上大下小的台阶型孔；在上述阴极3的顶板上设置有与进气孔5同轴的第三过孔；在环形阳极10上设置有与进气孔5同轴的第四过孔；垫片14的径向尺寸与进气孔5的上端大孔的孔径尺寸相适配；垫片14和压紧螺钉13由下至上依次设置在进气孔5的上端大孔中，且压紧螺钉13通过螺纹与阳极托1固连；通过压紧螺钉13将垫片14压紧，对气路进行密封。本实施例优选地进气孔5位于隔离凸台6与密封凸台4之间的沿径向方向的最外侧；上述平衡阳极孔8和进气孔5对称设置在阳极托1中心的两侧。在压紧螺钉13上端面中心垂直设置有导向孔1301；为了便于对注射器19进行定位，本实施例优选地上述导向孔1301为上大下小的台阶型孔，且上端大孔为六方型孔；该六方型孔的径向尺寸与用于锁紧压紧螺钉13的内六方扳手的径向尺寸相适配；导向孔1301的下端小孔的孔径尺寸与注射器19的管径尺寸相适配。注射器19针头一端穿过导向孔1301及垫片14后，与进气孔5的下端小孔连通；注射器19与针头相对的另一端与气体供给单元连通。本实施例中，压紧螺钉13由有机玻璃制成，垫片14由硅胶材料制成。为了便于对气流大小、气体压力进行控制，本实施例优选地的气体供给单元包括第一阀门21、第三阀门23、工作气体存储装置24、第二阀门22、真空泵26以及压力计25。上述注射器19与针头相对的另一端通过第一阀门21后，分三路：第一路通过第三阀门23与工作气体存储装置24连接；第二路通过第二阀门22与真空泵26连接；第三路与压力计25连接。

采用本实施例的抽样式裂变电离室测定裂变总数的方法，包括以下步骤：

步骤1：分别定量称取待测定裂变靶材料，使之均匀附着于阴极3的底板上表面(也即阴极3底部内表面)的待测定抽样薄裂变靶11和待测定环形厚裂变靶12设定位置，制备待测定抽样薄裂变靶11和待测定环形厚裂变靶12；本实施例中，具体为配置硝酸体系裂变靶溶液(裂变物质为天然铀)，酸浓度不大于0.5mol/L；定量取部分溶液分别均匀滴入阴极3的底板上表面的待测定环形厚裂变靶12和待测定抽样薄裂变靶11相应位置，并迅速烘干，制备得到待测定环形厚裂变靶12和待测定抽样薄裂变靶11，将两者含有的裂变物质质量之比记作R。

步骤2：将抽样阳极9和环形阳极10贴于阳极托1下底面设定位置；在本实施例中，抽样阳极9贴于转接件101的下底面，环形阳极10贴于阳极托本体102的下底面。将抽样阴极套1701、平衡阴极套1702、抽样阳极柱15、平衡阳极柱16放置于设定位置，用环氧树脂密封固定，使抽样阳极柱15与抽样阳极9电连接，使平衡阳极柱16与环形阳极10电连接；在本实施例中，抽样阴极套1701和抽样阳极柱15用一个MHV接头替代，平衡阴极套1702和平衡阳极柱16用另一个MHV接头替代，用环氧树脂密封固定后，使两个MHV接头的中心电极分别与抽样阳极9和环形阳极10电连接。将垫片14和压紧螺钉13放置于设定位置，锁紧压紧螺钉13。

步骤3：将阳极托1的密封凸台4的下端面与阴极3的底板上表面(也即阴极3的底部内表面)通过环氧树脂密封固连；将阴极托2的上表面与阴极3的底板下表面(也即阴极3的底部外表面)通过环氧树脂密封固连。

步骤4：盖上阴极3的上盖(上部分)，将阴极3的底板(下部分)和上盖(上部分)电连接，比如采用导电胶连接；将阴极3与抽样阴极套1701、阴极3与平衡阴极套1702之间电连接，比如采用导电胶连接；在本实施例中，是将阴极3分别与两个MHV接头的外部屏蔽套连接；至此，电离室主体18制作完成。

步骤5：通过上述工作气体导入单元先给由电离室主体18中阳极托1下底面、密封凸台4以及阴极3底部内表面围成的密封腔抽真空，然后再输送工作气体；本实施例具体为：参见图4，将电离室主体18接入充气平台，本实施例选Xe-129作为工作气体。打开第一阀门21和第二阀门22，打开真空泵26对电离室主体18进行抽真空5～10min后，关闭第二阀门22，缓慢打开第三阀门23，观察压力计25读数，直到约100kPa，关闭第一阀门21和第三阀门23，将注射器19拔出。

步骤6：将步骤5输送有工作气体的电离室主体18置于中子场中进行辐照，辐照方向为由阴极托2指向阳极托1的方向，测量抽样阳极9脉冲信号总计数N，由步骤1中待测定环形厚裂变靶12与待测定抽样薄裂变靶11两者含有的裂变物质质量之比R，计算得到待测定环形厚裂变靶12的裂变总数为2R·N，则核材料的裂变总数为(2R+2)N。

将电离室主体18整体拿走，采用β测量、γ能谱或者质谱分析方式可对裂变产物总量进行测量，进而可以获得裂变产额。

本实用新型的抽样式裂变电离室，不仅适用于长寿命的固体裂变产物的测量，而且适用于气体裂变产物和短寿命的固体裂变产物的测量。

Claims (9)

1.一种抽样式裂变电离室，其特征在于：

包括由下至上依次同轴设置且固连的阴极托(2)和阴极(3)，设置在阴极(3)内腔中且与阴极(3)同轴的阳极托(1)，还包括抽样阳极(9)、环形阳极(10)、抽样阴极套(1701)、平衡阴极套(1702)、抽样阳极柱(15)、平衡阳极柱(16)以及工作气体导入单元；所述阴极(3)由上、下两部分可拆卸连接，围城一个腔室；

所述阳极托(1)的下底面设置有环形的密封凸台(4)和环形的隔离凸台(6)，所述密封凸台(4)位于隔离凸台(6)的外侧，且均与阳极托(1)同轴；所述密封凸台(4)的高度，大于附着在阴极(3)底部内表面、与阴极(3)同轴且位于密封凸台(4)和隔离凸台(6)之间位置的待测定环形厚裂变靶(12)的厚度；所述密封凸台(4)的下端面与阴极(3)的底部内表面密封固连；所述隔离凸台(6)的最下端与阴极(3)的底部内表面之间有间隙；

所述抽样阳极(9)附着在阳极托(1)的下底面，且位于隔离凸台(6)的环形内部，与阳极托(1)同轴设置；所述抽样阳极(9)的径向尺寸大于附着在阴极(3)底部内表面中心的待测定抽样薄裂变靶(11)的径向尺寸；

所述环形阳极(10)附着在阳极托(1)的下底面，且位于隔离凸台(6)和密封凸台(4)之间，与阳极托(1)同轴设置；环形阳极(10)的径向尺寸与所述待测定环形厚裂变靶(12)的径向尺寸相一致；所述环形阳极(10)与抽样阳极(9)的厚度相同；

所述阳极托(1)上设置有轴线平行的抽样阳极孔(7)和平衡阳极孔(8)，且抽样阳极孔(7)与阳极托(1)同轴，平衡阳极孔(8)介于隔离凸台(6)和密封凸台(4)之间；所述阴极(3)的顶板上设置有与抽样阳极孔(7)同轴的第一过孔和与平衡阳极孔(8)同轴的第二过孔；

所述抽样阴极套(1701)和平衡阴极套(1702)对应地分别穿过第一过孔和第二过孔，与第一过孔和第二过孔同轴设置，且二者均与阴极(3)固连；

所述抽样阳极柱(15)穿过抽样阴极套(1701)和抽样阳极孔(7)后，与抽样阳极(9)电连接；所述平衡阳极柱(16)穿过平衡阴极套(1702)和平衡阳极孔(8)后，与环形阳极(10)电连接；

所述抽样阳极柱(15)与抽样阴极套(1701)、抽样阳极柱(15)与抽样阳极孔(7)、平衡阳极柱(16)与平衡阴极套(1702)、平衡阳极柱(16)与平衡阳极孔(8)之间均存在有环形间隙，且在该环形间隙中灌装有绝缘密封胶；

所述阳极托(1)和阴极托(2)均由固体绝缘材料制成；

所述阴极(3)、抽样阳极(9)、环形阳极(10)、抽样阴极套(1701)、平衡阴极套(1702)、抽样阳极柱(15)、平衡阳极柱(16)均为固体导电材料；

所述工作气体导入单元用于向阳极托(1)下底面、密封凸台(4)以及阴极(3)底部内表面围成的密封腔输送工作气体。

2.根据权利要求1所述的抽样式裂变电离室，其特征在于：

所述工作气体导入单元包括垫片(14)、压紧螺钉(13)、注射器(19)以及气体供给单元；

在所述阳极托(1)上，位于隔离凸台(6)与密封凸台(4)之间的位置，设置有与抽样阳极孔(7)轴线平行的进气孔(5)，且进气孔(5)为上大下小的台阶型孔；在所述阴极(3)的顶板上设置有与进气孔(5)同轴的第三过孔；在环形阳极(10)上设置有与进气孔(5)同轴的第四过孔；

所述垫片(14)的径向尺寸与进气孔(5)的上端大孔的孔径尺寸相适配；

所述垫片(14)和压紧螺钉(13)由下至上依次设置在进气孔(5)的上端大孔中，且压紧螺钉(13)通过螺纹与阳极托(1)固连；通过压紧螺钉(13)将垫片(14)压紧，对气路进行密封；在所述压紧螺钉(13)上端面中心垂直设置有导向孔(1301)；

所述注射器(19)针头一端穿过导向孔(1301)及垫片(14)后，与进气孔(5)的下端小孔连通；所述注射器(19)与针头相对的另一端与气体供给单元连通。

3.根据权利要求2所述的抽样式裂变电离室，其特征在于：

所述气体供给单元包括第一阀门(21)、第三阀门(23)、工作气体存储装置(24)、第二阀门(22)、真空泵(26)以及压力计(25)；

所述注射器(19)与针头相对的另一端通过第一阀门(21)后，分三路：第一路通过第三阀门(23)与工作气体存储装置(24)连接；第二路通过第二阀门(22)与真空泵(26)连接；第三路与压力计(25)连接。

4.根据权利要求2所述的抽样式裂变电离室，其特征在于：

所述进气孔(5)位于隔离凸台(6)与密封凸台(4)之间的沿径向方向的最外侧；

所述平衡阳极孔(8)和进气孔(5)对称设置在阳极托(1)中心的两侧。

5.根据权利要求4所述的抽样式裂变电离室，其特征在于：

所述导向孔(1301)为上大下小的台阶型孔，且上端大孔为六方型孔；所述六方型孔的径向尺寸与用于锁紧压紧螺钉(13)的内六方扳手的径向尺寸相适配；所述导向孔(1301)的下端小孔的孔径尺寸与注射器(19)的管径尺寸相适配。

6.根据权利要求1至5任一所述的抽样式裂变电离室，其特征在于：

所述密封凸台(4)的高度比待测定环形厚裂变靶(12)的厚度至少高2mm。

7.根据权利要求6所述的抽样式裂变电离室，其特征在于：所述隔离凸台(6)的截面形状为上大下小的倒三角形。

8.根据权利要求7所述的抽样式裂变电离室，其特征在于：

所述阳极托(1)包括阳极托本体(102)和转接件(101)；

所述转接件(101)为上大下小的台阶轴状，且转接件(101)下端面的外径尺寸与抽样阳极(9)的外径尺寸相等；所述转接件(101)上端面中心垂直设置有通孔；所述通孔即为抽样阳极孔(7)；

所述阳极托本体(102)上端面中心垂直设置有与转接件(101)相适配的转接件安装孔；所述转接件(101)设置在转接件安装孔中，且转接件(101)下端面与阳极托本体(102)下端面平齐；所述阳极托(1)由阳极托本体(102)和转接件(101)通过密封固连构成。

9.根据权利要求2所述的抽样式裂变电离室，其特征在于：

所述阳极托(1)、阴极托(2)以及压紧螺钉(13)均由有机玻璃制成；

所述阴极(3)由高纯铝箔片制成；

所述抽样阳极(9)和环形阳极(10)由纯铝制成；

所述垫片(14)由硅胶材料制成；

所述绝缘密封胶为环氧树脂；

所述阴极(3)的上部分为筒形上盖，下部分为圆形底板，围成的所述腔室为圆柱形腔室。

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