D-D/D-T中子发生器伴随粒子法中子产额测量及其n/γ场的蒙特卡罗模拟研究

论文摘要

首先研究了D-D／D-T中子发生器中子产额及中子注量率监测的伴随粒子法测量方法,在研究了135°伴随粒子法中子产额及中子注量率监测各向异性修正因子计算的理论和方法的基础上,利用Matlab软件平台,分别发展了用于D-D和D-T中子监测的伴随粒子测量法各向异性修正因子的计算程序DDApRRR.m和DTAaaa.m。应用所开发的计算机程序,分别计算给出了厚靶条件下,入射氘能量20-700 keV范围内,135°伴随粒子法D-D/D-T中子产额监测的各向异性修正因子,同时也给出了0°-180°范围,每隔5°的各方向上中子注量率测量的各向异性修正因子。对计算结果的精度进行了分析,给出了计算结果的最大误差。其次,建立了135°伴随粒子法中子产额监测的实验装置,在兰州大学D-D/D-T强流中子发生器上,分别针对D-D和D-T反应中子,进行了初步实验测试,给出了D-D反应伴随质子能谱和D-T反应伴随口粒子能谱,结合实验数据统计误差和各向异性修正因子的计算误差,分别给出了D-D和D-T中子测量所能达到的最好精度。最后,根据厚靶条件下D-T反应的能谱和角分布数据,建立了氚钛厚靶D-T中子源中子发射模型,应用MCNP程序,模拟研究了兰州大学D-T强流中子发生器在小靶条件下、氘束流能量260keV时的中子-γ混合场分布,给出了靶室中平面0-360°范围的中子、γ的能谱和角分布,给出了垂直于靶室中平面的三个特定平面内的中子、Y的能谱和角分布。模拟了中子、γ通量沿径向的分布,给出几个特定方向了0.100cm范围内的模拟数据,同时,也给出了中子-γ比沿径向的分布。对模拟计算结果进行了分析和讨论,模拟计算结果与靶室结构及靶室周围环境对中子的慢化、散射、吸收效应情况基本吻合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 D-D中子产额的伴随粒子法测量研究
• 1.1 测量装置及原理
• 1.1.1 中子发生器及伴随粒子测量装置
• 1.1.2 D-D中子产额、中子注量率监测的伴随粒子法测量原理
• 1) D-D中子产额测量原理
• 2) D-D中子通量测量原理
• 3) 立体角Ω的修正
• Y和R_F的理论计算'>1.2 R_Y和R_F的理论计算
• Y、R_F的计算方法及程序'>1.2.1 及R_Y、R_F的计算方法及程序
• 1.2.2 计算所需基础数据及参数
• 1) 截面数据
• 2) 氘离子在氘钛（TiDx）靶中的阻止本领
• D'>3) 质心系立体角dω'和实验室系中立体角dω之间的转换因子[dω'/dω]_D
• 1.3 计算结果
• 1.3.1 RF计算结果
• F计算结果'>1.3.2 R_F计算结果
• Y计算结果比较'>1.3.3 不同氘钛比条件下R_Y计算结果比较
• Y、R_F计算结果的不确定度分析'>1.3.4 R_Y、R_F计算结果的不确定度分析
• n和中子通量F_n的不确定度分析'>1.3.5 中子产额Y_n和中子通量F_n的不确定度分析
• 1.4 D-D反应中子产额监测系统的初步实验测试
• 1.4.1 实验条件
• 1.4.2 伴随粒子多道谱测量
• 1.4.3 D-D中子产额测量的初步数据及分析
• 第二章 D-T中子产额的伴随粒子法测量研究
• 2.1 测量装置及原理
• 2.1.1 D-T中子产额测量原理
• 2.1.2 D-T中子通量测量原理
• 2.1.3 立体角Ω修正
• Y和R_F的理论计算'>2.2 R_Y和R_F的理论计算
• Y和R_F计算方法及程序'>2.2.1 R_Y和R_F计算方法及程序
• 2.2.2 计算所需基础数据及参数
• 1) 截面数据
• x靶中的阻止本领'>2) 氘离子在TiT_x靶中的阻止本领
• α'>3) 立体角转换因子（dω'/dω）_α
• 2.3 计算结果
• Y计算结果'>2.3.1 R_Y计算结果
• Y计算结果对比'>2.3.2 不同氚钛比条件下R_Y计算结果对比
• 2.3.3 RF计算结果
• Y、R_F计算结果的不确定度分析'>2.3.4 R_Y、R_F计算结果的不确定度分析
• n和中子通量F_n测量的不确定度分析'>2.3.5 中子产额Y_n和中子通量F_n测量的不确定度分析
• 2.4 D-T反应中子源中子产额监测的实验测试
• 2.4.1 实验条件
• 2.4.2 伴随粒子多道谱测量
• 2.4.3 D-T中子产额测量的初步数据及分析
• 第三章 小靶条件下D-T中子发生器中子-γ场的Monte-Carlo模拟研究
• 3.1 D-T中子发生器的n-γ的能谱、角分布M-C模拟
• 3.1.1 模拟方法
• 1) MCNP程序简介
• 2) D-T反应中子源模型建立
• 3) 几何描述
• 4) 模拟数据记录方法
• 3.1.2 中子模拟结果及讨论
• 1) 中子能谱
• 2) 中子角分布
• 3) 讨论
• 3.1.3 γ光子模拟结果及讨论
• 1) γ光子能谱
• 2) γ光子角分布
• 3) 讨论
• 3.2 中子和γ光子相对注量率及n-γ比沿径向的分布
• 3.2.1 模拟方法
• 1) 模拟条件及模拟数据记录方法
• 2) γ剂量计算方法
• 3.2.2 计算结果
• 1) 中子和γ的相对注量率沿径向的分布
• 2) n-γ比沿径向的分布
• 3.2.3 讨论
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢
• thick、Y_dn/Y_dp、R_γ计算结果'>附录一 氘钛比1.0,1.5,2.0时R_thick、Y_dn/Y_dp、R_γ计算结果
• thick、dY_dn/Y_dp、R_F计算结果（氘钛比1.5）'>附录二 中子出射角0°-180°范围的R_thick、dY_dn/Y_dp、R_F计算结果（氘钛比1.5）
• Y计算结果'>附录三 氚钛比分别为1.0、1.5、2.0时R_Y计算结果
• F计算结果'>附录四 氚钛比1.5时中子出射角0°至180° （每5°间隔）的R_F计算结果
• 附录五 靶室中平面0°-360°中子、光子角分布数据
• 附录六 靶室中平面0°、90°、135°方向所作的竖直面上0°-180°中子、光子角分布数据
• 附录七 Matlab文件清单及说明
• 附录八 MCNP-4C模拟计算INP文件