中国绵阳研究堆CMRR中子散射平台及应用

20 MW中国绵阳研究堆(CMRR)上的中子科学平台,首期建设6台散射谱仪和2台中子成像装置,从2013年以来全部投入使用. CMRR的中子科学平台,可分别从事热、冷中子散衍射实验测试.实测用于中子散射实验的热中子注量率为2.4×10~(14)n cm~(-2)s~(-1),冷中子注量率为10~9n cm~(-2)s~(-1).首期运行的谱仪分别为:高分辨中子衍射仪(HRND)、中子应力分析谱仪(RSND)、高压中子衍射仪(HPND)、小角中子散射谱仪(SANS)、飞行时间极化中子反射谱仪(TPNR)、冷中子三轴谱仪(CTAS)和冷/热中子成像装置(CNR).此外,二期有8台自主建设的谱仪,将在未来2–5年内建成并投入使用.目前CMRR每年运行超200天,其中提供给用户的束流超60%.本文重点介绍了CMRR中子科学平台及其在软物质、磁性膜材料、航空、基础物理等领域的典型应用.     

T(d,n)~4He反应的中子能谱的测量和模拟计算

本文描述用飞行时间谱仪对T(d,n)~4He反应的α关联中子能谱和角分布的测量,以及介绍对这些中子能谱的蒙特卡罗模拟。在计算中考虑了氘在氚-钛靶的多次散射。对发射中子谱自寺和关联中子平均能量的计算结果分别与Pavlik等人的计算结果和我们的实验结果很好地符合。     

面向磁约束聚变实验的先进中子发射谱仪诊断的研究

本文评述了EAST和HL－2A托卡马克装置上开展的聚变发射中子谱仪研究的进展．面向等离子体物理研究和ITER装置中子诊断技术发展的最新需求,针对EAST和HL-2A托卡马克装置的低中子产额（10^9-10^11s^-1）场,设计和发展了全数字化的液体闪烁谱仪和芪晶体中子谱仪．进行了EAST和HL-2A放电实验聚变中子产额随时间演化规律的研究,开展了HL-2A装置上NBI辅助加热效果的评估和EAST聚变等离子体锯齿震荡的中子通量诊断．使用液体闪烁谱仪和芪晶体中子谱仪测量实现了EAST放电的芯部聚变离子温度诊断,首次将托卡马克装置实验中子能谱直接诊断离子温度的下限推到1keV以下．在EAST装置上建设的双环式球形阵列中子飞行时间谱仪将为托卡马克装置辅助加热和快离子物理研究打下坚实的基础．     

中子散射及其应用

在近30年间，由于中子源和散射装置的改进，中子散射在凝聚态物质中的应用日益广泛，在许多方面是其他（X射线、电子、激光、同步辐射等）散射技术不可比拟的．在简单评述供散射用的中子源和散射实验技术进展之后，重点介绍中子散射在凝聚态物质研究中的应用，它们包括晶体结构和磁结构的测定、表面、界面和薄膜的表征、测定结构涨落、磁涨落的现代相变研究、畸变、无序系统（包括分形和小角散射）和高分子材料、高Tc氧化物超导体的研究。     

中子散射技术在热电材料研究中的应用

热电材料是一种可以直接将热能转换为电能的有效能源材料,具有较高稳定性及简单结构等特点,但是低的能效限制了它的应用。因此,如何有效提高热电材料的效率是当下一个研究热点。"声子玻璃-电子晶体"(即高电导率低热导率材料)概念为设计理想的热电材料提供了一个明确的思路:目前,剪裁能带结构和降低晶格热导是改善热电性能的两个主流方向。其中降低晶格热导的方法主要集中在微观上改变声子色散关系,包括掺杂点缺陷和重原子、构造复杂的晶体结构和衍生非简谐性原子键、引入ratteling原子等等。中子散射技术(包括中子衍射、非弹性中子散射、中子漫散射等技术)可以从晶体结构、原子占位、均方位移、结构内应力、声子色散关系与态密度等多方面研究与晶格热导率相关的微观机制,在热电材料的研究中起着重要的作用。     

ADS相关核数据实验研究进展

本文简要介绍了中国科学院近代物理研究所ADS相关核数据实验研究进展.基于兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)搭建了核数据实验测量终端,建立中子飞行时间谱仪、轻带电粒子谱仪和水浴活化等实验装置,并开展了一系列ADS关键材料的核数据实验研究,包括400 MeV/u 16O离子束轰击钨靶和铅靶的实验,296 MeV氘束轰击铅靶和厚铍靶的实验,以及250 MeV质子轰击厚钨靶和厚铅靶的水浴活化实验.实验测量主要研究了ADS散裂反应相关的中子产额、能谱、双微分截面等数据.另一方面,基于中国原子能科学研究院核数据重点实验室的中子积分实验装置,开展了ADS靶堆耦合相关材料镓、石墨、碳化硅、钨、铀等样品的积分实验,检验了ENDF/B-VII.1,CENDL-3.1,JENDL-4.0,JEFF-3.2及TENDL-2015等数据库中相关材料的中子评价数据.     

浅谈晶体结构分析技术——中子衍射与Rietveld结构精修方法

中子衍射技术是分析研究物质结构的重要手段之一。与X光衍射技术相比,中子衍射技术具有其独特的优势,尤其体现在对物质磁结构分析方面。针对中子衍射技术原理、特点以及对磁结构的分析做重点介绍。此外,针对衍射实验得到的晶体结构衍射图谱,提出合理的Rietveld结构精修手段和方案,从而进一步得到晶体结构相关信息。     

初探中子探测器的研究现状与发展趋势

中子探测在核辐射探测技术中占特殊的地位。目前国内外对中子探测器的研究较为广泛,在众多领域和设施上,如中子散射实验、加速器、反应堆、外太空探测等均有应用,很多文献均对中子探测有各具特色的叙述,但是关于中子探测器总结性的文章仍然较少,要系统地了解中子探测器的发展现状及趋势,需要大量查阅中子探测器的相关资料,具有较大的工作量。针对此,以国内外中子探测器的发展为线索,通过大量查阅国内外中子探测器的相关文献及资料,对国内外的中子探测器的研究现状及发展趋势进行了总结与分析。     

以水作为慢化体的多球中子谱仪模拟与解谱研究

中子能谱的测量是核辐射探测领域的一个重要研究课题,它在整个中子辐射防护检测中具有重要地位,与中子辐射剂量关系密切.多球中子谱仪是进行中子能谱测量的常见工具,具有非常多的优势,首先操作简单方便;其次功能强大,主要表现在测量范围上,相比较于其他类似设备来说要大许多;最后在灵敏性方面十分出色.本研究分别采用水和聚乙烯作为多球中子谱仪的慢化体,使用蒙特卡罗程序Geant4,计算了10~(-9)～10~(2 )MeV能量范围中60个能量点的响应函数,并分析比较;利用Gravel少道解谱算法,对不同中子场中的水慢化体多球中子谱仪测量数据进行解谱,数据显示水可以用作慢化体在设备中使用.该研究为水用作慢化体在设备中使用提供了理论和模拟研究基础.     

在临界实验中墙壁对散射中子贡献的计算

为了得到临界实验中临界装置周围的散射中子强度分布特性,以便为减小散射中子对临界测量准确性的影响提供依据,本文采用蒙特卡罗方法,计算了实验大厅内不同位置处来源于墙壁的散射中子强度和份额.计算结果表明:对单一墙壁而言,墙壁对散射中子的贡献随墙壁厚度的增加而增加,但是厚度达到60cm后散射贡献不再明显变化;在实验大厅内,散射中子强度随离开临界中子源距离先是减小然后增加,呈现明显的"W"形状;而散射中子数所占份额随离开源的距离增加变大;墙壁内表面添加一层含硼材料后散射中子强度明显减小.上述结果对于分析和减小临界实验测量中的散射中子影响具有明显的指导意义.     

多学科应用的散裂中子源

中子是构成物质的基本粒子，中子散射技术是用高能质子等快速粒子轰击重原子核，使其中部分中子“散裂”出来，然后用中子束流瞄准样品，探测、计算得到散射中子的能量、散射角度及位置，进而得到固体位置、运动、特性等信息。在国际上，中子散射技术都已经发展到了一个较好的阶段。中子散射技术已成为当前研究物质微观结构及其动力学过程最重要的工具之一，中子散射可帮助科学家了解从液态晶体到超导陶瓷、从蛋白质到塑料、从金属到胶粒等各种物质特性的详细情况，在诸如凝聚态物理、化学、生物工程等领域被广泛采用。     

98Mo中子俘获截面的实验测量及Monte Carlo修正

98Mo是一种重要的聚变堆包层材料。因此,准确测量它的中子俘获截面数据对于堆的设计和辐射防护具有重要意义,为此在四川大学2.5 MeV静电加速器上,以7Li(p,n)7Be和T(p,n)3He反应作为中子源,以197Au作为标准,用相对活化法测量了98Mo(n,γ)99Mo在29~1100keV能区中子俘获截面,并用MCNP 4C程序对实验中由中子的多次散射、注量率衰减效应等引起的偏差进行了修正,最后将所得结果与已有数据进行了比较。     

在清华大学屏蔽试验堆上实现硼中子俘获治疗

硼中子俘获治疗（ＢＮＣＴ）是中子治癌研究中的一个重要课题。将清华大学屏蔽试验堆（９０１堆）的１＃孔道改建成ＢＮＣＴ的治疗孔道实现硼中子俘获治疗。为估价孔道改建的可行性，利用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ程序进行了计算，并同实验和ＳＮ计算方法的结果进行了对比。其结论是功率为１ＭＷ的９０１反应堆１＃孔完全可以满足ＢＮＣＴ的要求，超热中子通量达１０９ｃｍ－２ｓ－１。     

宁德核电站1号机组堆芯吊篮梁型振动特性研究

核电站反应堆堆芯吊篮的振动在一定范围内是允许的;但其异常振动可能会导致故障甚至事故的发生。掌握核电站堆芯吊篮振动特性能够对核电站的安全运行提供保障。运用中子噪声分析技术,对宁德核电站1号机组多个燃料循环周期内的堆外中子噪声信号的自功率谱、互功率谱和相干、相位进行了分析,得到了吊篮梁型振动频率和中子噪声信号峰功率均方根值变化趋势。对核电站堆芯吊篮梁型振动特性的研究成果,为堆芯吊篮早期故障诊断奠定了基础。     

因瓦效应与中子散射

概述了作者十几年来用非弹性中子散射和光电子能谱等方法在非晶态因瓦合金的自旋波动力学，晶格动力学和电子结构方面所进行的实验研究，基于实验事实，提出了统一解释因瓦效应的电子－声子相互作用机制。以此展示中子散射等近代物理实验方法在凝聚态物理研究中的重要地位。     

宋代铁钱的中子衍射研究

利用飞行时间法中子衍射技术( time of flight neutron diffraction) 对 3 枚陕西出土的宋代铁钱进行了无损的相分析, 采用英国卢瑟福实验室的高分辨率中子衍射仪 GEM( General Materials Diffractometer) , 定量地揭示了铁钱的相组成、合金成分与主要锈蚀产物的成分。分析结果表明铁钱的主要物相为铁素体、渗碳体( 还含有 Fe₃P), 主要锈蚀产物为棕黄色针铁矿(α-FeOOH) , 没有发现铁素体晶粒的织构化, 表明铁钱系铸造而成。中子衍射这种完全无损且量化的物理实验技术在中国文化遗产的科学分析与保护研究中具有广阔的应用前景。     

高温气冷堆示范电站堆芯放射性总量计算方法

 高温气冷堆作为21世纪新一代先进核电站堆型,以安全性好、发电效率高、系统简化的优点越来越受到重视。中国第一个高温气冷堆示范电站（HTR-PM）在山东荣成石岛湾开始兴建,为准确分析核电站放射性对环境的影响,本文以KORIGEN程序为工具对高温气冷堆堆芯放射性总量计算方法进行了研究。首先为了使该程序能适应堆芯中子能谱变化的情况,对其进行了优化编译,并对数据库中的半衰期数据进行了更新和修正。在根据堆芯实际情况构造的流道模型条件下,得到了贴近堆芯真实情况的放射性总量,为高温气冷堆示范电站的安全审评、后续的安全管理和堆芯放射性核素物料衡算提供了基础和保证。     

低浓化医院中子照射器（IHNI-1）堆芯的物理方案设计

采用蒙特卡罗程序MCNP/4B模拟计算了功率为30 kW的低浓化医院中子照射器的堆芯物理参数,设计了合理的堆芯布置方案、235U富集度、控制棒价值、后备反应性和停堆深度,得到固有安全性较高、寿期达10年且无需换料、采用低浓化UO2燃料的医院中子照射器的堆芯物理设计方案,为后续反应堆工程设计以及硼中子俘获治疗肿瘤用中子束的设计提供理论依据。     

中子散射技术及中国散裂中子源概述

介绍了中子散射的特点和它的优越性以及散裂中子源的基本原理、发展状况和多学科的应用优势,介绍了中国散裂中子源的总体目标、总体方案、先进性及建成后的国际地位.     

TiCu金属玻璃结构的中子和X射线的衍射研究

通过比较由中子衍射和x射线衍射得到的原子密度径向分布函数,进一步研究了金属玻璃TiCu的结构,某些结构细节已被揭示出来。