基于蒙特卡罗方法的D-D中子发生器辐射防护研究

氘氘（D-D）中子发生器具有中子产额高，单色性好，可小型化等优势，因而在中子技术应用领域有着广阔的应用前景. D-D中子发生器产生的?2.5 MeV?中子由于穿透能力强以及穿过屏蔽层时产生二次γ射线因而难以屏蔽. 本课题旨在设计一个符合国家相关规定的D-D中子发生器辐射防护方案. 用蒙特卡罗程序模拟2.5 MeV中子以 1×108 n/s 通量穿过400 mm混凝土屏蔽墙时，工作人员所在监督区中子的最大周围剂量当量率为5.26 μSv/h，高于职业暴露剂量限值. 在此基础上，选用含硼高密度聚乙烯材料进行屏蔽加固. 蒙特卡罗模拟结果表明，屏蔽加固后监督区中子的最大周围剂量当量率为0.49 μSv/h，低于职业暴露剂量限值，其余各区域中子的周围剂量当量率也低于设计时要求的安全标准. 实验测量结果与蒙特卡罗模拟结果基本一致. 本文的研究结果为同类型D-D中子发生器的辐射防护提供了参考和借鉴.     

脉冲中子法检测煤的全水分

给出了利用脉冲中子发生器产生的快中子的非弹性散射[n,n′γ]反应和热中子的俘获[n,γ]反应,对煤的全水分进行分析的原理和方法.采用BGO(锗酸铋)探头作为γ射线探测器,通过多元回归分析方法,较好地解决了元素间的干扰问题.用脉冲中子法测得的全水分分析值与化验值的偏差不超过0.5%.     

原位定向γ能谱测量方法研究

在铀矿床上进行原位定向γ能谱测量时,复杂几何条件下的非定向γ射线会干扰测量结果。为减小上述影响,提出一种定向比例系数法,分别进行了模拟测量和实际测量比对,验证分析测量方法。首先,通过MCNP5程序模拟计算获得铅屏蔽层的定向比例系数和最佳厚度。然后,在NaI探测器的四周包裹铅对标准铀矿模型进行测量。最后,将测量结果与模拟值进行对比。结果表明：采用定向比例系数法进行铀矿原位定向γ能谱测量能有效能减少非定向γ射线对测量结果带来的干扰,可进一步提高铀矿原位γ能谱测量的精度。     

原位定向γ能谱测量方法

在铀矿床上进行原位定向γ能谱测量时,复杂几何条件下的非定向γ射线会干扰测量结果。为减小上述影响,提出一种定向比例系数法,分别进行了模拟测量和实际测量比对,验证分析测量方法。首先,通过MCNP5程序模拟计算获得铅屏蔽层的定向比例系数和最佳厚度。然后,在Na I探测器的四周包裹铅对标准铀矿模型进行测量。最后,将测量结果与模拟值进行对比。结果表明:采用定向比例系数法进行铀矿原位定向γ能谱测量能有效能减少非定向γ射线对测量结果带来的干扰,可进一步提高铀矿原位γ能谱测量的精度。     

镍合金对γ辐射屏蔽的蒙特卡罗模拟

随着核技术的广泛应用,辐射屏蔽安全越来越引起人们的关注。γ辐射防护中,典型屏蔽材料铅对人体有害,寻找绿色环保的屏蔽材料具有重要意义。本文运用蒙特卡罗MCNP-4C程序,模拟了铅和2种型号镍合金(Inconel600和Monel400)对不同能量的γ射线的屏蔽情况。模拟结果表明:镍合金的质量吸收系数随γ射线能量的增加减小缓慢,能量较高时(大于1.2Me V)与铅相近,表明可采用镍合金作为γ射线屏蔽材料。由于能量散射影响,镍合金相比铅会产生较多的低能γ射线,可采用多层屏蔽结构的方法消除这一影响。上述结果可为设计出更加有效、环保的γ辐射防护提供指导。     

中子检测爆炸物的MCNP模拟

利用中子发生器作为中子源进行了爆炸物检测方法的研究.物理模型采用点中子源,用三硝基甲苯(TNT)做模拟物,探测器为阵列式.用蒙特一卡罗方法模拟被中子辐照后N,C和O3种元素,采用透射法和反射法进行了检测.根据改变N,C和O元素产生的特征γ射线计数,确定出最佳检测方法.结果表明:在爆炸物检测中,反射法得到的γ射线计数多,反射法优于透射法;用反射法检测爆炸物时,探测器距离中子源为15 cm时,探测效果最佳.     

核辐射综合屏蔽材料的研究进展及发展趋势

核屏蔽实质是屏蔽γ射线和中子,本文详细介绍了γ射线和中子屏蔽材料目前的种类和性能,探讨了现有γ射线和中子屏蔽材料存在的主要问题,分析了各种屏蔽材料的屏蔽性能与不足之处,指出亟待解决的四个主要矛盾（综合屏蔽性能、力学性能、耐热性能及环保性能）。最后,展望了未来核辐射屏蔽材料的发展趋势,提出了随着反应堆技术的发展,功能/结构一体化屏蔽材料已成发展趋势,以及指明了稀土材料在防辐射屏蔽材料方面的应用应作为进一步研究的重点。     

强流中子发生器n—γ辐射场参数的测量

为满足强流中子发生器１４ＭｅＶ中子的辐照实验要求，已建立了基本配套的中子注量测量装置和两个环境剂量监测站。在样品待辐照的近靶区，测量了中子能谱、中子和γ剂量的空间分布。ｎ－γ辐射场参数的测量将为中子物理实验和加速器的安全运行提供有用数据。     

一个柱样品的中子注量衰减和γ射线自吸收修正的统一计算方法

从中子和γ射线的实际输运过程出发,推导出了一个柱样品的中子注量衰减和γ自吸收修正的统一计算公式.在推导中考虑了这两种效应的位置关联用不同方法对这个公式的计算结果进行了检验,证明这个统一计算公式物理图像清晰,计算速度快,结果可靠,适用于快中子核反应的伴生γ射线截面测量中的数据处理.     

中子受激辐射计算机断层扫描成像系统的MCNP模拟

本文对中子受激辐射计算机断层扫描成像(NSECT)系统进行了仿真计算,包括中子源的选择、准直屏蔽系统的设计、屏蔽墙和靶体的设置以及探测器的布置.采用MCNP程序模拟了D-T中子源产生的14MeV左右中子束在NSECT系统中轰击代替人体组织的圆柱体水体模的中子输运过程,记录并获得了元素特征γ射线和出射中子的通量分布及能谱图,该研究对中子成像平台的搭建有指导作用.从特征γ射线和出射中子的通量分布及能谱可知,在Z=0的平面上与中子束传播方向呈43.6°–50.9°的方向上布置高能γ探测器更利于得到可靠的成像数据,其中48.5°方向上可得到最佳的成像数据.从特征γ射线能谱找到了~(16)O对应的特征峰,特征峰能量与靶体元素的激发能完全一致,说明NSECT具备元素识别和确定元素浓度的能力,证明了NSECT被应用到癌症的早期或超早期诊断以及检查藏匿的炸药、毒品等领域的可能性.     

14 MeV中子防护体设计的MCNP模拟

用富氢材料防护产额为108个/s的D T中子发生器, 当富氢材料厚度大于76 cm时, 其中子辐射剂量低于0.025 mSv/h. 为降低防护体厚度, 用铜和含硼聚乙烯组成的双层材料作为14 MeV中子防护体. Monte Carlo(MCNP)计算结果表明, 若中子辐射剂量小于0.025 mSv/h, 则双层材料的最小厚度为52 cm, 硼的质量分数为1.00%, 铜和含硼聚乙烯的厚度分别为37 cm和15 cm.     

MONTE-CARLO CALCULATIONS OF NUCLEON EMISSION AND ENERGY DEPOSITION OF SPALLATION NEUTRON SOURCES INDUCED BY INTERMEDIATE ENERGY PROTONS

ＭＯＮＴＥ┐ＣＡＲＬＯＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮＳＯＦＮＵＣＬＥＯＮＥＭＩＳＳＩＯＮＡＮＤＥＮＥＲＧＹＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮＯＦＳＰＡＬＬＡＴＩＯＮＮＥＵＴＲＯＮＳＯＵＲＣＥＳＩＮＤＵＣＥＤＢＹＩＮＴＥＲＭＥＤＩＡＴＥＥＮＥＲＧＹＰＲＯＴＯＮＳＳｈｅｎＱｉ...     

d-T源中子照相装置慢化准直系统初步设计

慢化体准直器是热中子照相装置的关键组件之一,利用铅、铍、石墨等为慢化体的材料,对d-T反应中子源中子照相装置的慢化准直系统进行设计.采用MCNP程序模拟d-T反应快中子在慢化体内的中子慢化输运过程,通过计算得到了满足热中子照相的慢化准直系统的设计方案,给出了经慢化后的中子束各项物理参数.     

随钻D-T中子孔隙度测井低灵敏度和岩性影响校正方法研究

为了提高随钻氘-氚(D-T)中子孔隙度测井的测量精度,通过研究其在多种岩性、孔隙度地层中的响应,对比与化学源的响应差异,分析所测孔隙度灵敏度及精度偏低的原因,并提出对应的校正方法。结果表明:由于D-T源能量较化学源高,地层密度对含氢指数测量影响增强,使得随钻D-T中子孔隙度测井地层孔隙度灵敏度偏低,且受到泥页岩效应的影响较大;密度校正后,地层孔隙度灵敏度显著提高,且受到岩性的影响降低,尤其是泥页岩效应几乎被完全消除。因此,通过对随钻D-T中子孔隙度测井结果的校正,测量灵敏度和精度都得到大幅提高,可以较好地替代化学源测量地层中子孔隙度。     

用中子飞行时间分析氢同位素深度分布

论述了一种注入或者吸附在材料中的氚和氘的深度分布的测量方法.样品为氚(钛)靶和氘(钛)靶.用2MeV入射质子束,T(p,n)反应研究氚的深度分布;用1MeV入射氘束,D(d,n)反应研究氘的深度分布.用标准的飞行时间方法测量中子能谱。由中子能量确定起反应的质子或氘核的能量。进而得出氚或者氘在钛层中的深度分布.本方法的灵敏度可达0.1at.％.对氚(钛)靶,当靶厚为5mg/cm~2时,深度分辩好于0.5mg/cm~2.     

天然铅及其同位素全套中子核反应数据的理论计算

用球形光学模型和核反应多步过程的半经典理论，计算了入射能量在1.0keV-20MeV的中子与^204Pb，^206Pb,^207Pb,^206Pb，和^NatPb相互作用的全套核反应数据，计算结果与评价实验数据比较，符合较好。     

一种新型井下中子发生器

比较了商品氚－钛靶玻璃中子管和自成靶陶瓷中子管的性能，介绍了自成靶陶瓷中子管井下中发生器电路的特点。该中子发生器与阿特拉斯公司的２７２７型Ｃ／Ｏ比测井仪对接成功，开始批量测井。     

快中子发生器屏蔽的Monte－Carlo估计

本文介绍的是一个在微机上实现的计算快中子屏蔽的Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ程序．采用历次飞行法对结果进行统计估计，对中子发生器周围的屏蔽作了简单模拟，结果表明采用的物理模型是正确的．该程序改进后也可用于多次散射的计算，或模拟其他中子源的屏蔽，故有一定的实用价值．     

NG－8型便携式密封中子发生器

介绍了ＮＧ－８型便携式密封中子发生器的结构原理及其应用。该中子发生器是一种很有应用前途的中子源。     

采用EPMA确定微粒表面薄膜厚度的方法研究

本文探讨了一种采用电子微探针（EPMA）技术无损确定微粒表面薄膜厚度的方法.EPMA实验采用蒙特卡洛方法模拟,研究的样品为镀有Ni薄膜的空心玻璃微球和厚的Ni平板.采用蒙特卡洛方法获得了在不同入射电子能量和薄膜厚度情况下的k比例因子,空心玻璃微球上的Ni薄膜厚度可由k比例因子曲线得到,并讨论了误差等问题.