中子γ测井仪的中子屏蔽研究

在理论分析的基础上选出了几种具有代表性的屏蔽材料．并用Monte Carlo方法模拟研究了各种屏蔽材料的快中子屏蔽效果以及与中子作用产生γ射线的情况。从计算结果看．钨的屏蔽效果最好。这种通过数值模拟的方法设计仪器．可以为优化仪器设计提供有价值的参数。     

屏蔽材料对γ射线屏蔽情况的蒙特卡罗模拟

屏蔽防护在反应堆、一般放射性测量以及低水平放射性测量中都起着极为重要的作用.运用蒙特卡罗MCNP4C程序,模拟了几种常用的屏蔽材料对γ射线屏蔽情况.通过对模拟结果的分析,给出这些屏蔽材料对γ射线的衰减系数、有效衰减系数,并对能量发散情况进行定量分析,同时补充了一些辐射防护手册中没有提供而在实际工作中有用的屏蔽材料的屏蔽...     

高能射线及其屏蔽材料

综述了日常放射性工作中常遇到的几种电离射线,如X射线、γ射线、中子及其他带电粒子的产生机理及其特点,指出了防护这些射线的最有效和最实用的办法是选用适当的屏蔽材料,并详述了这些屏蔽材料的种类和相关的屏蔽原理,提出了屏蔽材料发展方向是研究添加稀土合金的复合材料,并努力提高这些稀土元素在复合材料中所发挥的作用来提高其屏蔽效果.     

结构参数对铝基泡沫金属屏蔽性能影响研究

金属泡沫材料拥有优良的γ射线屏蔽能力和较低的密度，但影响其屏蔽性能的关键结构参数及作用规律尚不明确，阻碍了该材料屏蔽性能的进一步优化。本文采用蒙特卡罗方法构建了2种最密堆球模型，计算了理想铝基泡沫金属在各结构参数下的屏蔽性能。研究发现，铝基泡沫金属对能量低于0.24 MeV软γ射线屏蔽能力优于铝基块体材料。控制空心球填充率是优化该材料屏蔽性能的主要可操控方式，且在其适合辐射屏蔽能段时材料越轻性能越好。堆球方式是影响材料屏蔽¹³⁷Cs、⁶⁰Co源γ射线性能的最重要参数，实现面心立方最密堆球铝基泡沫金属的制备将弱化其在屏蔽硬γ射线时的劣势。     

γ射线透射曲线的数值模拟研究

提出一种用蒙特卡罗方法计算γ射线穿过辐射防护材料时透射曲线的方法，用蒙特卡罗程序MCNP计算了典型γ射线源137^Cs和60^Co产生的γ射线穿过重金属铅时透射率随铅屏蔽厚度变化的透射曲线，并根据透射曲线得到γ射线被衰减不同倍数时所需铅屏蔽的厚度。将铅屏蔽厚度计算结果与已发表数据进行对比，当衰减倍数取2～10^6之间的值时，计算结果与已发表数据符合较好，为γ射线源的辐射防护设计工作提供参考。     

MC法模拟地层元素测井仪优化中子屏蔽体

利用MC法模拟了D-T中子源发出的粒子通过地层元素测井仪内部屏蔽体结构的过程,获得了不同粒子通过不同材料的屏蔽体后能量和核反应截面的分布,从而得出不同材料在不同厚度下的粒子屏蔽效果。模拟结果表明:采用17 cm厚的三层复合屏蔽体结构,所用材料第一层为10 cm厚的钨镍合金,第二层为5 cm厚含20%碳化硼的聚乙烯,第三层为2 cm厚的铅。三层结构对中子的屏蔽率达到98.47%,对γ光子的屏蔽率达到97.68%。可有效降低仪器内部元素干扰,提高分辨率与精确度。     

中子与γ射线辐照对B4C/环氧树脂屏蔽材料性能的影响

中子与γ射线辐照对屏蔽材料性能的影响直接关系到了核设施的运行安全性。本研究以B4C/环氧树脂屏蔽材料作为研究对象,对比了在1 MGy γ射线及叠加1.19×1015cm-2中子辐照两种辐照环境下屏蔽材料力学性能、断口组织形貌、特征化学产物及热稳定性能的变化规律。结果表明：持续约11.6 d的γ射线辐照及叠加持续约3 h的中子辐照后屏蔽材料力学性能持续降低,但均未降低到辐照前的50%以下,屏蔽材料在此条件下产生了辐照降解,但未发生失效。与单独的γ射线辐照相比,叠加中子辐照后屏蔽材料1H-NMR图谱δ=7附近峰的强度没有明显变化,说明未继续发生苯环上C-H键的断裂。屏蔽材料热失重50%质量损失温度T50%由辐照前的526.3℃降低到了γ射线辐照后的453.2℃及γ射线叠加中子辐照后的463.9℃,屏蔽材料辐照后热稳定性降低。     

基于MC方法的n-γ混合场复合屏蔽研究

利用MCNP程序,研究了n-γ混合场的自身特性及屏蔽层的排列方式对复合屏蔽的影响。结果表明,混合场中中子与γ的能量与注量比,以及屏蔽体结构,对复合屏蔽的效果有较大影响;在屏蔽体设计过程中予以充分的考虑,有利于屏蔽体的小型化与轻型化。     

低水平γ射线测量中的本底问题

讨论了低水平γ射线测量中所面临的本底问题.涉及屏蔽材料的选择、屏蔽体的结构以及主动屏蔽与被动屏蔽的方法和技术.对宇宙射线、环境本底、射线的能量发散等方面的影响都做了尽可能详尽的探讨.     

含硼不锈钢材料中子/γ综合屏蔽性能计算分析

采用蒙特卡罗粒子输运程序与燃耗计算分析程序相结合(MCNP5/ORIGEN2.1)的方法对辐射防护不锈钢材料屏蔽性能和活化产物进行了综合计算分析。结合辐射屏蔽设计结构优化方法和性能计算的具体要求,给出了中子/γ综合屏蔽性能分析评价方法,针对核反应堆单层外照射三层屏蔽结构简化模型,模拟计算了硼不锈钢和普通不锈钢材料对中子/γ混合辐射场的中子、光子、(n,γ)反应产生的光子、材料内二次活化产物光子的屏蔽效果,并对防护材料的综合屏蔽性能进行了评价。     

不同材料中子反射与屏蔽效应研究

利用Monte Carlo粒子输运计算程序Super MC对厚度1-5 cm的多种材料进行中子反射和屏蔽性能分析计算。这些材料包括金属材料铍、铅、铜、含硼钢以及~(238)U和非金属材料聚乙烯、氢化锂、混凝土,中子能段选取10~(-5) e V-20 MeV。结果显示,中子反射能力和屏蔽性能都会随着材料厚度而增加,但增加的幅度逐渐减小。铍和聚乙烯在中子反射和屏蔽方面性能优越,而常用来屏蔽γ射线的铅在这两方面性能都是8种材料中最差的。~(238)U只在材料厚度很小时性能卓著,随着材料厚度增加,其性能便远不如大部分材料。考虑到聚乙烯的力学性能较差,在屏蔽材料的选择上有很大的限制,所以在8种材料中,铍的综合性能相对较好。     

M-C simulation of shielding effects of PE, LiH and graphite fibers under 1 MeV electrons and 20 MeV protons

Shield/rig effects of different materials under 1 MeV electron and 20 MeV proton beams were simulated with Geant4 code. It was found that shielding effects of polyethylene and graphite fibers are much better than aluminum. Energy depositions in the phantom shielded by the materials are calculated, with the least energy deposition by graphite fiber shielding. The results show that graphite fibers are good radiation shielding material in space programs. Key words Monte Carlo method, Radiation shield, Shielding materials     

Attenuation of ambient dose equivalent from neutrons by thick concrete, cast iron and composite shields for high energy proton, He, Ca and U ions on Cu targets for shielding design

Data on neutron dose attenuation by thick concrete, cast iron, and cast iron plus concrete composite shields for heavy ions and protons having high energies (200-1000 MeV/u) are necessary for shielding designs of high-powered heavy ion accelerator facilities. Neutron production source terms, shield material attenuation lengths, and neutron dose rate reduction effectiveness of the bulk shielding in the angular range from 0° to 125° were determined by the Particle and Heavy Ion Transport Code (PHITS) for beams of 300 and 550 MeV/u ⁴⁸Ca ions, 200 and 400 MeV/u ²³⁸U ions, 800 MeV/u ³He and 1 GeV protons. Calculated results of interaction lengths of concrete and cast iron were also compared with similar work performed by Agosteo et al., and to experimental and other calculated data on interaction lengths. The agreement can be regarded as acceptable.     

金属/聚合物复合材料对中能电子的屏蔽作用研究

运用MULASSIS计算程序模拟计算了不同组成的屏蔽材料对空间辐射环境的屏蔽效果,在此基础上进行屏蔽材料的初步设计,并制备了一系列不同组成的金属/聚合物复合材料,结合中能电子照射的实验结果,讨论了组成对金属/聚合物复合材料的屏蔽效果的影响.研究发现,高原子序数和低原子序数金属混合添加的复合物样品具有较好的屏蔽效果.     

空间质子屏蔽材料优化选择的蒙特卡罗模拟

本文考虑在地球内辐射带、轨道高度为556 km、轨道与赤道倾角为90°的飞行器空间的质子环境,对不同的单质屏蔽材料(铝、钨、钽、铅等)和含钨复合涂层,利用SHIELD程序进行蒙特卡罗(M-C)模拟,分析了经过屏蔽材料层后在硅材料中产生的能量沉积、非电离能损( Non-Ionizing Energy Losses,NIEL)、透射质子能谱、二次粒子及其能量和核反应生成的核素等计算结果,并进行了屏蔽材料组分和排序的优化选择.     

新型纤维增强环氧树脂基复合材料研制及其中子屏蔽性能研究

核技术应用产业的迅速发展,对中子辐射屏蔽材料的种类、服役环境、结构性能提出更多、更高要求。针对发展功能/结构一体化中子屏蔽材料需求,研制了一种新型玻璃纤维/B₄C/环氧树脂复合材料。力学测试与中子屏蔽实验发现,该复合材料中子屏蔽性能良好,5 cm厚样品屏蔽后中子透射率仅19.6%;材料具有较高强度与模量,性能优于铅硼聚乙烯。增大材料B₄C含量对提升材料中子屏蔽性能作用显著,但同时材料强度、模量有一定减小。综合考虑该材料的中子屏蔽性能、承受载荷以及耐高温特性,其在反应堆、加速器及中子源等核设施外围防护材料,尤其是乏燃料贮存格架材料用途上具有较大应用潜力。     

屏蔽材料组分含量的优化设计

防辐射材料的屏蔽性能跟材料的组成成分含量是有关的,成分含量不同,屏蔽效果也不同。利用遗传算法,对衰减公式进行优化计算,得出各组分含量的最佳配比。用MCNP程序对几种组分配比的材料进行X射线屏蔽模拟,结果表明利用遗传算法计算出来的配比材料屏蔽效果最好。     

A M?ssbauer investigation of nano-NiFe alloy/expanded graphite for electromagnetic shielding

A new material is prepared by impregnating the expanded graphite(EG) into ethanol solutions of metal acetate and then drying and reducing it in H2.It contains the EG and the nanoparticles of the magnetic Ni–Fe alloy for the electromagnetic shielding.Its morphology,phase structure,magnetic properties,and electromagnetic shielding effectiveness(SE) are investigated in our experiment.It shows that the morphology,the phase structure,and the magnetic property of the composite can be modified by altering the Ni content in the alloy nanoparticles.Interestingly,the SE can be enhanced to 54–70 d B at low frequencies(300 kHz–10 MHz) by dispersing the magnetic nanoparticles onto EG.     

硼酸盐晶须增强聚乙烯复合材料及其热中子屏蔽性能研究

以硼酸镁(Mg2B2O5)和硼酸铝(Al4B2O9)晶须作为中子吸收体与高密度聚乙烯(HDPE)复合,制备了硼酸盐晶须/HDPE复合材料。讨论了影响材料力学性能及屏蔽性能的因素,并与常用的碳化硼(B4C)屏蔽材料进行了对比。实验结果表明:3种复合材料对热中子的屏蔽效果为B4CMg2B2O5Al4B2O9,复合材料对热中子的屏蔽率均随吸收体含量和材料厚度的增加而增大,当硼酸镁晶须/HDPE复合材料的厚度为15.76mm时,材料对热中子的屏蔽率可达86.58%。晶须/HDPE复合材料的拉伸强度随晶须含量的增加而增大,当硼酸镁晶须的含量为9.1%时,复合材料的拉伸强度可达24.39 MPa,和碳化硼/HDPE复合材料相比,硼酸盐晶须更能增强HDPE基屏蔽材料的力学性能。