二元慢化型中子剂量仪研究

论文摘要

本文设计了由一个球形慢化体和两种热中子灵敏的正比计数器构成的测量装置,将球型3He正比计数器安置在慢化球的中心位置,该计数器的计数称为“内计数”；6个圆柱管型BF3正比计数器分别安装在慢化体中靠近表面处,其总计数称为“外计数”,由此组成“内外计数器”二元结构探头。为了能够探测高能中子,在内外层计数器之间嵌入铅层,基于Pb（n,xn）的核反应,把高能中子的探测器灵敏度抬高,能量上限拓宽到GeV量级。用MCNP3B和FLUKA软件对探头的铅层位置、铅层厚度、外层计数器的位置以及慢化体的直径进行了计算和分析,确定比较理想的设计方案。考虑到影响因素,本论文分析了计数器的气压、慢化体的密度和角响应对响应函数的影响问题。为了得到一些剂量学量,采用了修正因子法和少道解谱法两种模式进行剂量评价。为了验证探头设计的合理性和两种剂量评价模式的可行性,选择241Am-Be中子源参考辐射场对探头进行了测试,并对结果进行比较。通过测试,修正因子法得到的周围剂量当量偏低1%,少道解谱法得到的周围剂量当量偏高17%。另外对各方面的因素进行分析,得出修正因子法得到的周围剂量当量的测量不确定度为37%,少道解谱法得到的周围剂量当量的测量不确定度为30%。实验结果表明,本文设计的探头可以改善中子剂量仪表的剂量响应不理想的状况,并使探测的高能中子能量范围得以拓宽。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 中子探测的原理
• 1.3 中子周围剂量当量的测量原理
• 1.4 国内外中子测量仪的发展现状
• 1.4.1 单探测器的中子测量仪
• 1.4.2 多探测器的中子测量仪
• 1.4.3 高能中子测量仪
• 1.5 研究思路
• 第2章 MCNP和FLUKA比较
• 2.1 蒙特卡罗程序简介
• 2.1.1 MCNP3B
• 2.1.2 FLUKA
• 2.2 能量响应计算
• 2.2.1 MCNP3B的计算方法
• 2.2.2 FLUKA的计算方法
• 2.2.3 MCNP3B与FLUKA的计算比较
• 2.3 本章小结
• 第3章 中子剂量仪的探头设计
• 3.1 计数器的选择
• 3.2 探头的设计
• 3.3 探头的优化
• 3.3.1 铅层位置的选择
• 3.3.2 铅层厚度的选择
• 3.3.3 外层计数器位置的选择
• 3.3.4 慢化体直径的选择
• 3.4 影响因素
• 3.4.1 计数器气压的影响
• 3.4.2 慢化体密度的影响
• 3.4.3 角响应影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 剂量评价模式
• 4.1 修正因子法
• 4.2 少道解谱法
• 4.2.1 解谱方法介绍
• 4.2.2 解谱软件运行
• 4.3 本章小结
• 第5章 测量结果与分析
• 5.1 电路连接
• 5.2 计数器性能测试结果
• 5.2.1 坪曲线
• 5.2.2 中子多道脉冲幅度谱测量
• 5.3 中子源的测量结果
• 5.3.1 实验条件
• 5.3.2 测量结果
• 5.3.3 数据处理和分析
• 5.4 两种剂量评价模式的计算结果比较
• 5.5 不确定度分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 3He（n,p）和¹⁰B（n,α）反应截面'>附录1³He（n,p）和¹⁰B（n,α）反应截面
• 附录2 能量响应Rs和Rt值