中子发生器实验厅屏蔽效果及本底研究

论文摘要

在考虑T(d,n)4He反应中子发生器中子源的中子能谱、角分布、面源结构及靶系统对中子作用的基础上,利用MCNP程序模拟了中国原子能科学研究院高压倍压式中子发生器实验厅和测量厅之间屏蔽体和屏蔽墙外的泄露中子和泄露Y射线的能谱和注量。给出穿透屏蔽体和屏蔽墙的不同能量区间的中子和Y射线所占的比例。实验测量了实验测量厅中散射中子和伴生γ射线的注量,并完成了铁样品发生Fe(n, x nγ)反应条件下的飞行时间谱和γ能谱测量,观察到飞行时间谱和Y能谱测量上存在明显的γ本底峰。模拟数据和实验数据相结合,分析了造成测量厅中的本底峰偏高的主要因素。为降低测量厅本底,通过中子和光子输运的MCNP模拟并参照实验测量厅本底的实验测试数据,提出了屏蔽体和屏蔽墙的改进方案,即在原方案的基础上,屏蔽墙增加54cm厚的重混凝土和2cm厚的铅,屏蔽体增加30cm厚聚乙烯和11cm厚的铅,并将准直孔改为对称双锥型。完成了新屏蔽体及屏蔽墙的研制,实验测量了实验测量厅中散射中子和伴生γ射线的注量,结果显示,测量厅中中子和Y射线的本底注量较改进前降低约一个量级；Fe样品条件下的飞行时间谱和γ能谱测试结果与改进前的数据比较显示,γ本底峰消失。另外,通过MCNP模拟和理论计算,完成了中子捕集器的优化设计,给出中子捕集器的各项参数,为中子捕集器的进一步改造提供了可靠的理论依据。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 开展（n,γ）截面测量的高纯锗探测器系统及对本底的要求
• 1.1 Clover探测器
• 1.1.1 Clover探测器简介
• 1.1.2 Clover探测器的反康普顿技术
• 1.1.3 Clover探测器的优点
• 1.2 Clover探测器阵列系统简介
• 1.2.1 Clover探测器阵列的必要性
• 1.2.2 Clover探测器阵列系统的结构
• 1.3 Clover探测器阵列系统对本底的要求
• 1.3.1 Clover探测器阵列系统对本底要求概述
• 1.3.2 Clover探测器阵列系统中的图例说明
• 第二章 蒙特卡罗模拟研究所用程序概述
• 2.1 蒙特卡罗方法求解粒子输运问题简介
• 2.1.1 蒙待卡罗方法及其特点
• 2.1.2 粒子输运问题及用蒙特卡罗方法求解的一般过程
• 2.2 MCNP程序简介及计算中应注意的问题
• 2.2.1 MCNP程序
• 2.2.2 MCNP程序模拟计算中应注意的问题
• 2.3 TARGET程序简介
• 2.4 ROOT程序简介
• 第三章 原中子实验厅的屏蔽效果及本底研究
• 3.1 模拟研究
• 3.1.1 D-T中子源模型
• 3.1.2 几何模型
• 3.1.3 模拟结果
• 3.2 实验研究
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 透射中子和γ射线相对强度测量
• 3.2.3 铁样品的飞行时间谱测量检验
• 3.3 小结
• 第四章 中子实验测量厅屏蔽的改进研究
• 4.1 改进的模拟研究
• 4.1.1 屏蔽体及屏蔽墙改进的模拟研究
• 4.1.2 准直孔形状的改进设计
• 4.1.3 改进模拟研究的最终方案
• 4.2 改进后的实验研究
• 4.2.1 透射中子和γ射线相对强度的测量
• 4.2.2 铁样品的飞行时间谱测量检验
• 4.3 小结
• 第五章 原捕集器的改进方案
• 5.1 中子捕集器的改进设计
• 5.1.1 原中子捕集器简介
• 5.1.2 捕集器改进模拟
• 5.2 材料和几何的改进
• 5.3 小结
• 第六章 总结及分析
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢
• 附录: 第三、四章使用的MCNP计算程序