MC方法研究颗粒变化影响B_4C/Al中子吸收性能的机制

运用MCNP和MCAM程序,选择中子能量为0.025~100eV,B4C/Al的厚度为0.1mm,B4C质量分数为30%,建立B4C颗粒度为63~90μm的B4C/Al复合材料模型,计算其中子透射系数。结果表明,对于能量≤0.1eV的热中子,B4C/Al复合材料较于理想状态中子透射系数下降11%以上;10B直接俘获是B4C/Al复合材料吸收中子的机制,而中子隧道效应则是中子穿透的机制;B4C/Al复合材料得到的直接透过材料的中子通量提高了50%,10 B直接俘获中子数减少了10%~17%。本研究将为B4C/Al中子屏蔽材料的优化设计提供理论依据。     

Geant4模拟半导体器件的单粒子效应

利用Monte Carlo软件Geant4模拟了质子和中子在半导体静态随机存储器模型中的输运过程。根据入射粒子的能量选择不同的物理模型,并采用强迫碰撞方法,模拟了高能质子和中子与硅原子的相互作用及其次级反应过程,给出了0.1~2 GeV超高能质子、中子和14 MeV中子辐照器件时存储单元灵敏区内的能量沉积,并根据具体器件的临界能量,得到了器件在不同能量的高能质子和中子辐照下引起的单粒子翻转截面和多位翻转截面,计算结果与文献资料结果符合较好。     

蒙特卡罗方法在中子测井屏蔽中的应用

利用蒙卡罗方法模拟研究了在套管中子测井条件下，铜、银、含硼聚乙烯（含10％B4C聚乙烯）、钨、镉、铝不同厚度对中子的屏蔽效果．以及中子源到屏蔽层距离对屏蔽效果的影响。结果表明：用不同屏蔽材料对中子进行屏蔽，得到的中子能量分布相差很大。相同厚度下，银做屏蔽材料时．总中子和小于0．1MeV能量范围内的中予计数最小，钨在14MeV～0．1MeV中子能量区的计数最小.     

入射能量在20MeV以下23Na的中子核数据的计算与评价

计算和评价了23Na的中子核数据,中子入射能量小于20MeV.计算和评价的内容为各反应道的截面、弹性散射角分布、能谱和所有出射粒子的双微分截面,还包括伽马产生值:多重数、角分布和能谱.评价工作以实验数据和核模型计算为基础.我们的理论计算结果和实验数据符合的较好,并且符合于现有的评价库文件JENDL3.3.ENDF/B7.CENDL2和JEFF3.1.     

基于MCNPX对ADS中子源散裂靶的物理研究

运用蒙卡程序MCNPX对加速器驱动次临界反应堆系统（简称ADS）的标准散裂中子靶进行了计算研究.计算了在0.6～1.5 GeV的质子轰击下,标准Pb靶发生散裂反应产生的中子产额及分布、中子能谱以及靶内能量沉积分布.计算结果与文献理论数据、实验数据进行了比较.     

~(16)C反应截面和去中子截面的研究

实验测量了能量为38A MeV的16 C在12 C靶上的反应截面和去中子截面.利用有限力程Glauber模型进行计算并与实验结果进行比较得出,16 C主要为芯核(14 C)加价中子(2n)的双核子晕核,其中价中子主要分布在2s1/2轨道上.该实验进一步在更低能量下获得实验数据并和Glauber模型计算值符合得很好.     

3.3×10~(12)n/s强流中子发生器中子能谱测量

3.3×10~(12)n/s强流中子发生器的建成和投入运转为我国开展中子辐照、低能核物理实验以及医学放疗等重要研究课题提供了工具。某些研究课题,特别是材料、元器件的中子辐射损伤的能量等效关系、生物组织的中子吸收剂量换算等都要求较准确的中子能谱参数。     

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.     

中子辐照对纳米金刚石颗粒的影响——Raman光谱分析

利用Raman光谱对经中子辐照处理的纳米金刚石微粉进行了分析,中子能量为0.5～10MeV,辐照剂量10¹⁶～10¹⁷ n·cm^-2。中子辐照引起缺陷及应力使Raman峰发生宽化和红移。同时,在中子引入的能量的作用下,纳米金刚石中部分sp²杂化的石墨相转变为sp³杂化的金刚石相。     

沉积能量对ABO_3型薄膜生长的影响

报道在Monte Carlo方法模拟多元氧化物薄膜生长的三维模型及模拟算法的基础上,模拟同质ABO3型薄膜外延的生长.引入粒子的沉积能量范围在0～2eV(假设沉积粒子所带能量较低,为了避免沉积粒子与基底表面作用产生再次碰撞,使能量损失,使模拟的误差过大).模拟模型采用周期型边界条件,只考虑沉积过程和扩散过程.引入了沉积能量参数,研究了薄膜生长初期岛的形貌,数量和尺寸的变化;以及对薄膜的生长模式和形貌变化的影响.模拟的结果表明在0.2ML(ML表示单层monolayer)覆盖度,0.05ML/S沉积速率,800K沉积温度下,随着粒子沉积能量的加大,在薄膜初期岛的形成中,岛的数量减少,尺寸加大.在0.6ML覆盖度,0.01ML/S沉积速率,800K沉积温度下,薄膜的生长模式更趋向于层状生长.     

慢化体材料对加速器BNCT束流装置中子品质影响研究

基于加速器中子源的硼中子俘获治疗(BNCT)是一种较好的肿瘤治疗技术,通过慢化得到的超热中子可用于非浅表肿瘤BNCT治疗.本文以2.3 MeV、10 mA质子流强的7Li(p,n)7Be中子源为对象,建立了加速器BNCT束流装置模型,采用中子输运程序MCNP研究了慢化体材料对超热中子束流品质的影响.结果表明:采用重水作为慢化体材料可有效的提高束流出口处超热中子水平,对于2.3 MeV、10 mA质子流强的7Li(p,n)7Be中子源,超热中子束流水平为0.669×109n/(cm2.s),超热中子与快中子产额比达62.3,基本达到临床治疗所需109n/(cm2.s)的超热中子水平.     

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.     

葡萄糖在细胞吸收硼酸及取代硼酸中的作用研究

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)是肿瘤治疗的一种二元体系，利用含10B药物对肿瘤细胞的高选择性、在肿瘤细胞中有足够的富集量和滞留时间，用具有合适能量的超热中子束照射肿瘤部位，发生中子俘获反应10B(n，α)7Li，反应释放出的高传能线密度α粒子和7Li，在一个细胞大小范围杀死肿瘤细胞．因此，含10B药物的高效、高选择性对肿瘤细胞的靶向输送是BNCT有效性提高的关键．为了提高肿瘤细胞对含硼化合物的吸收，本文基于糖类物质与硼酸及其衍生物的相互作用，以及糖类具有在肿瘤细胞中富集的性质，研究了葡萄糖对正常细胞和肿瘤细胞吸收硼酸及其衍生物的影响，探讨了利用糖类物质增加肿瘤细胞中10B含量的可能性．研究结果表明，随着葡萄糖含量的增加，肿瘤细胞对硼酸及取代硼酸的吸收增加，而正常细胞的吸收增加不明显．此外，葡萄糖对硼化合物在细胞中的滞留无明显的影响．      

基于碳化硼慢化体和涂硼微结构中子探测器的通用中子能谱仪设计和解谱方法研究

本文提出了一种基于碳化硼慢化体和涂硼微结构中子探测器的通用中子能谱仪设计方法, 获得了计算最优慢化体厚度和探测器响应函数的通用公式, 并用蒙特卡罗方法进行了验证和修正, 可实现对中子能谱仪的快速设计. 该类能谱仪可实现各中子响应函数之间的解耦, 使每个探测器对各个分立能量区间的中子最为敏感, 具有较强适用性和灵活性. 基于该方法, 我们设计了一个用于硼中子俘获治疗（BNCT）超热中子能谱测量的能谱仪, 通过Gravel算法实现了中子能谱解析, 并提出了一种具有良好普适性的基于响应函数的预置谱设置方法. 结果表明, 该能谱仪对单能中子的峰位解析精度约为1%, 对BNCT连续谱的解析均方差约为0.76%, 具有较大技术优势和可行性.     

双热中子束流治疗孔道低浓化BNCT堆初步设计

以我国已经建成的高浓铀为燃料的BNCT堆为研究对象,将其堆芯低浓化并且添加水平热中子双束流治疗孔道,开展双热中子束流BNCT堆堆芯低浓化初步设计,计算分析该BNCT堆的keff、控制棒价值、顶铍效率、堆芯能谱、堆芯径向通量、轴向通量、辐照管通量等参数,得到双热中子束流治疗孔道低浓化BNCT堆初步设计方案.     

基于MCNP的BNCT人体头部剂量分布计算

根据中国人的头部特性,利用MCNP程序对国际上普遍采用的Synder人体头部模型进行修正,建立了具有中国人特征的用于BNCT的人体头部模型.依据该人头体模分别计算了基于微型中子源反应堆所提供的快中子、超热中子和热中子进行治疗时的头部剂量分布,并对计算结果进行了分析,这为我国即将展开的BNCT临床治疗研究提供了依据.     

硼中子俘获治疗中血硼浓度的测量方法

 介绍了硼中子俘获治疗（BNCT）过程中的血硼浓度测量的概念,分析总结了物理测量法、化学测量法、核测量法这3 种测量血硼浓度方法的不足。其中,着重介绍了基于核测量法的血硼浓度测量技术。血硼浓度的快速精确的测量是硼中子俘获治疗过程中的关键,综述了核测量法--瞬发γ射线中子活化分析（PGNAA）技术的发展及应用;PGNAA装置测量血硼浓度的技术现状;当前核测量方法存在的问题及解决办法。认为未来硼浓度测量技术的发展方向是BNCT治疗肿瘤时四维估算照射剂量技术。     

天然镍全套中子核反应数据的理论计算

用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－２０．０ＭｅＶ的中子与天然镍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。     

D-D中子源孔隙度测井的蒙特卡洛模拟

根据D-D反应中子的能谱和角分布数据,建立了D-D中子源模型.根据标准刻度井数据,建立了井模型.采用MCNP程序模拟了D-D中子在井中的输运,给出了热中子相对通量沿轴线的分布和孔隙度探测灵敏度随源距的变化,结果显示对D-D中子源,孔隙度测量零灵敏约在17 cm附近,探测器的适宜布置区间为25～60 cm.根据D-T反应中子和Am-Be中子源的能谱及角分布数据,建立了其中子源模型,通过MCNP模拟,研究了补偿法孔隙度测井时近远探测器中的热中子计数比值R及测量灵敏度S随孔隙度的变化,并与D-D中子源的模拟结果进行了比较,结果显示D-D源有更高的测量灵敏度和更高的中子利用率.     

含肿瘤BNCT网格模型的Monte Carlo剂量计算

根据Snyder解析模型建立了一个含有肿瘤的BNCT(硼中子俘获治疗)-4 mm网格模型,应用MCNP(Monte Carlo N-particle)程序进行模拟计算,并对结果进行了物理分析;使用新研制的MCDB(Monte Carlodosimetry in brain)程序对Snyder加肿瘤模型进行了模拟,得到和MCNP程序几乎完全一致的结果,验证了MCDB程序的正确性,由于MCDB采用了适合均匀网格的快速粒子径迹算法,因而提高了计算速度,较MCNP节省了36%的模拟时间。