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.     

基于n-γ反应的中子探头设计

为了使用现有γ谱仪探测中子,设计了一种n-γ反应中子探头。构建几何模型,利用MCNP4B程序,仿真中子在轻材料中的输运过程。根据仿真计算结果以及物质形态的要求,选定聚乙烯作为探头的最佳组成材料。描绘了聚乙烯厚度均匀增加时(n,γ)反应截面的变化规律,同时在综合考虑了中子探测效率、中子对探头损伤作用、测量误差以及中子散射作用等因素后,最终确定探头的底厚和壁厚最佳尺寸均是7.0 cm。     

焦炭中子水分探头的响应

本文采用两组扩散理论模型对焦炭内的热中子空间分布和插探入型中子水分探头的响应进行了数值计算,又进行了静态标定实验。研究表明,两组理论可以用来定性研究中子测水分问题。焦炭堆密度的变化会影响中子水分探头的响应。在5％wt水分时,焦炭堆密度变化1％影响水分响应0.13％wt。因此必须对焦炭水分探头的响应进行密度修正。本文还提出了一个密度修正的经验公式,对研制带密度修正的中子水分计有指导意义。     

脉冲中子煤质分析仪的研制

应用特色产品5×108n/s脉冲中子发生器和上海硅酸盐研究所生产的BGO(锗酸铋)探头建立了脉冲中子煤质快速分析仪样机(MZ-MKFY型),利用多元线性回归解决了多元素的相互干扰问题.应用脉冲快热中子分析技术代替煤炭行业原来使用的化学分析方法,节约了成本,实现了在线分析.     

利用脉冲中子发生器对煤中碳元素的测量

应用脉冲快热中子分析技术(PFTNA)代替煤炭行业原来使用的化学分析方法,不但节约成本,而且经过努力可以实现在线分析,是一种非常有前途的分析方法,然而因HPGe探头进口价格昂贵且不易维护,而不适合中国使用.采用东北师范大学的特色产品5×108n/s脉冲中子发生器和上海硅酸盐研究所生产的BGO探头开展脉冲中子煤炭工业分析仪的实验研究,对C元素的测量取得了突破,质量分数精度达到0 5%.     

NEA加速器驱动系统（ADS）基准体系散裂中子相对裂变中子重要性的研究

加速器驱动次临界系统（ADS）在生产能量、增殖核燃料和嬗变高放废物等方面具有良好的应用前景,在国际上受到广泛的重视.在ADS系统的设计中,外源中子相对裂变中子的重要性是影响外源中子利用价值的重要因素.本文通过对NEA加速器驱动系统（ADS）基准体系的MCNP5模拟计算,给出了体系的散裂中子相对于裂变中子重要性的具体计算方法和结果,为ADS系统的研究提供了参考.     

靶钛膜处理对氘-氘及氘-氚中子管性能的影响

利用氘和氚充气真空系统和镀靶系统制备了不同靶膜厚度和充气量的系列中子管,其充气系统极限真空达到了1.5×10-6 Pa.利用微调阀可精确控制每次进入系统的氘和氚气体量.通过改变钛丝量和加热电流来控制靶膜厚度,采用3He中子监测仪监测系列中子管的产额、稳定性及老练特性.探讨了靶膜的多次处理对于中子管的老练、稳定性等指标的影响,为提高中子管性能提供了参考.     

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%.     

中子输运对介质流体力学运动的影响

一、前言在[1]中,我们作出了一个可用于多种粒子反应系统的广义 Boltzmann 方程组.它可以描述包含轻核、中子、电子及光子的高温热核反应系统.在[2]及[3]中,我们特别讨论了中子在高温轻介质中的输运及介质高速运动刘中子输运的影响.在后面这些讨论中,我们略去了中子输运对介质运动的反作用,这在中子密度远小于介质原子密度的一般     

三探头中子粉末衍射仪通过鉴定

由中国原子能研究院核物理所委托我校量子电子学研究所马俊富研究员主持研制的三探头中子粉末衍射议于1992年7月2日在华南师范大学通过鉴定,鉴定会由省高教局罗泰昭处长主持,鉴定委员会由暨南大学、中科院长春光机所、中国原子能院核物理所、中山大学、华南理工大学、中科院广州电子所等单位的专家组成.     

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。     

探测爆炸物和放射性材料的核技术方法

叙述了采用核技术方法探查隐藏爆炸物和放射性材料的优越性及其特点,重点介绍了8类主动式中子质询技术,对它们探查爆炸物的适用范围进行了剖析,对采用伽玛法的非中子质询技术作了一般性讨论。概括了各类已商用化工业中子源和伽玛射线探测器,论述了它们应用于安检系统的长处和不足。分析了两类典型的隐藏爆炸物安检问题,指出一个理想的爆炸物探查系统应具备的11项特性。介绍了国际上最受重视的伴随粒子成像和脉冲快中子系统的研制进展。简要描述了有别于主动式探查爆炸物的被动式放射性材料探查方法。指出隐藏爆炸物品和放射性物质的检查没有一     

ADS次临界堆脉冲中子源实验动态特性数值模拟研究

强外源驱动与深次临界度使得ADS次临界反应堆在中子学特性上与传统临界堆有较大差异,确定论中子学计算方法难以直接应用于ADS次临界堆.本文采用MCNPX程序对"快热"耦合ADS装置YALINA-Booster的PNS实验进行了模拟,并将模拟与实验结果进行比较.结果表明:在不同的堆芯布置方案和不同脉冲中子源特性下,模拟结果与实验结果具有良好的一致性,验证采用MCNPX程序研究ADS次临界堆中子学动态特性的可行性.     

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.     

闪烁薄膜中子探测器灵敏度Monte Carlo计算

闪烁薄膜探测器的灵敏度和中子/γ分辨能力与闪烁晶体厚度密切相关,合理选择闪烁晶体厚度是探测器设计的关键。该文应用Monte Carlo方法模拟了中子和γ射线与闪烁晶体的相互作用过程,计算研究了晶体厚度对探测器灵敏度及中子/γ分辨能力的影响,给出了0.1~16.0MeV中子和γ射线照射下探测器的相对灵敏度,并结合部分能点的实验室标定数据,得到了探测器灵敏度能量响应曲线和中子/γ分辨率。理论计算的灵敏度能量响应曲线与实验标定趋势基本一致。     

中子核数据测量进展及展望

中子核数据是核物理基础研究、核能开发与利用以及核技术发展的基础数据,其质量直接关系到核装置等与核相关的产品的有效性、安全性与经济性.因此自中子发现以来,对中子核数据的研究已进行了80多年,各发达国家仍然不断地投入大量的人力物力进行研究,不断提高各数据库的质量,为基础研究、国防科技和国民经济服务.中子核数据研究包括实验测量、理论评价与宏观检验三部分,本文介绍了中子核数据测量方面的进展,主要包括测量平台与方法、中子反应数据和裂变数据实验测量方面的进展,最后进行了展望.     

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.     

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.     

桶型3He中子探测器探测效率标定装置设计分析研究

基于后处理生产的³He中子探测器,开展了桶型中子探测效率标定装置的材料选择及功能结构设计分析,使用MCNP程序构建了装置及³He探测器的相关计算模型,根据生产过程及设计需求,分别分析了桶型中子探测效率标定装置慢化层的慢化效果,及不同位置多根³He管中子探测器的探测效率,并计算了源管、探测器上方及屏蔽体周围的剂量,结果表明该装置的慢化能力及屏蔽效果良好,放射性剂量水平满足辐射防护要求。