可控中子源中子-伽马测井仪中屏蔽结构的优化

本文设计了一种使用遗传算法调用蒙特卡罗计算软件MCNP的方案,用以优化设计中子-伽马测井仪中的屏蔽结构。以D-D聚变中子源和BGO探测器为研究对象,以最小化探测器内的辐照本底为优化目标,设计出了3种不同厚度的屏蔽结构。模拟结果表明,这些屏蔽结构具有优异的屏蔽性能,可有效地降低探测器中的辐射本底。     

不同骨料混凝土屏蔽性能的MC法模拟研究

为研究不同骨料对混凝土的屏蔽性能的影响,利用MCNP5模拟~(137)Cs源放出能量为0.662MeV的γ射线穿过不同骨料的混凝土试块,得出出射能谱、线衰减系数、透射率及半衰减厚度,并利用γ射线屏蔽实验进行了验证。结果表明:MCNP5模拟计算的线衰减系数和实验测得的数据最大相对误差仅为3.17%,说明MC法模拟不同骨料混凝土屏蔽性能是可行的。结果为混凝土屏蔽性能的探索提供了模拟试验支持并对以后新型屏蔽混凝土骨料的研究具有重要指导意义。     

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。     

脉冲中子地层元素测井仪优化设计中的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗方法研究了脉冲中子地层元素测井仪闪烁晶体材料、井眼屏蔽体厚度、硼套表面密度等设计参数对仪器测井响应的影响。结果表明：LaBr₃晶体的测井响应特性优于BGO晶体;高矿化度盐水对测量结果影响很大,井眼屏蔽体厚度为1.2 cm时,可屏蔽60%以上井眼γ射线;硼套中¹⁰B表面密度达到0.065 g/cm²时,可消除仪器外壳材料产生的俘获γ本底;俘获能谱的探测深度随孔隙度的增加而减小,非弹性散射能谱对不同孔隙度地层的探测深度基本一致,约为14 cm。     

PGNAA探测器屏蔽装置的MC模拟

通过MCNP程序建立模拟模型,对PGNAA探测中子、低能γ屏蔽装置进行模拟,确定了PGNAA探测器最佳的屏蔽材料为0.3 mm的B4C。以此为依据对探测器屏蔽装置结构进行了优化设计,为实际设计提供参考。     

FEB-E3维中子学屏蔽分析和计算

FEB-E(Fusion Experimental Breeder)是聚变实验增殖堆的工程概要设计。FEB的主要目标是:(1)演示混合堆工程特性和裂变燃:抖和氚的增殖性能;(2)试验混合堆关键部件和聚变结构材料。环向场线圈TFC位于真空室及屏蔽层外侧,是FEB-E关键部件之一,其造价约占整个堆的40％。TFC由超导(Nb_3Sn)、绝缘体(聚酰亚胺)、稳定剂(Cu)和结构(316SS)等材料组成。由于TFC的超导、绝热和绝缘等材料易受来自堆芯聚变中子的辐照损伤,从而会严重影响混合堆的经济、稳定及安全运行,因此需要在等离子体堆芯与TFC之间设置一个屏蔽层把TFC所受的辐照损伤和核热沉积严格要求在允许范围以内。     

新型核辐射屏蔽材料的优化设计

为研制兼具质地轻、体积小、耐高温等特点的新型中子、γ混合辐射屏蔽材料,用遗传算法建立了屏蔽材料优化设计方法。对应用该方法设计出的3种材料进行MCNP软件检验,并与铁等材料进行比较。结果表明:在达到一定厚度后,这些材料对裂变中子、γ的总屏蔽效果均超过铁,且相同屏蔽效果下的铁质量当量显著下降。     

散射大厅内中子导管屏蔽计算

中子导管将冷中子束从冷源引出至散射大厅,为保证大厅工作人员的安全,提供低本底实验环境,必须设计相应的屏蔽体进行屏蔽。在已有中子导管屏蔽体初步结构设计方案的条件下,联合McStas、MCNP,采用分段计算的方法对其进行了屏蔽计算,得到了散射大厅内中子导管周围不同位置处的辐射剂量率,验证了中子导管屏蔽体结构设计方案的有效性,为进一步开展工程设计提供了依据。     

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...     

MC法模拟预测六方氮化硼中子探测器主要性能

使用MC工具包Geant4模拟了:(1)0.025 3 eV的热中子在hBN中的吸收以及次级粒子的能量沉积,得到了能谱,并计算了 hBN对热中子的探测效率;模拟了天然hBN和10B 100％富集的h10BN两种材料;初步验证了 hBN作为固态热中子探测器材料的可行性.(2)0.662MeV的γ射线在h10BN中的能量沉...     

基于蒙特卡罗方法的复合材料辐射屏蔽设计北大核心CSCD

在乏燃料后处理厂的工作环境中可能存在着低能中子-γ射线混合辐射,严重威胁工作人员的人身安全。本文针对上述混合辐射环境,利用蒙特卡罗程序Geant4模拟计算了一种钨/硼纤维增强含硼/铋聚合物复合材料中不同材料参数对低能中子和γ射线综合防护效果的影响。结果显示,此种钨/硼纤维复合材料对低能中子和γ射线均具有良好的屏蔽效果。文章证实了纤维垂直排布方式具有比平行排布方式更优的屏蔽效果,且垂直排布方式下透过粒子束的强度分布更加均匀。此外,在聚合物基体中掺杂一定质量分数的硼/铋可以进一步增强复合材料的辐射屏蔽效果。依据这些结果我们认为此种复合材料可以为后处理厂等辐射环境中的防护服及相关防护用具提供参考。     

地层元素测井解释方法研究

配合脉冲中子地层元素测井仪的应用,开展地层元素测井解释方法研究,获取地层元素标准谱库,编制地层元素解释软件,解释得到元素产额、干重(不含结晶水的质量百分含量)、矿物组分含量。取芯井对比结果显示,解释结果与取芯化验结果一致性较好,研究结果可为复杂岩性评价、准确计算孔隙度提供数据。     

D-T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究了D-T脉冲中子发生器和241Am-Be中子源产生的中子与地层的作用过程,以探讨D-T脉冲中子发生器在随钻中子孔隙度测井中的应用价值。模拟结果显示,使用这两种中子源,热中子计数均随源距增加而呈指数下降;孔隙度较小时,两者的计数差异较小,当地层孔隙度达到40%时,D-T脉冲中子发生器产生的热中子和超热中子计数均比²⁴¹Am-Be中子源高很多,其分布范围也更宽,近探测器的源距选择20～30 cm,远探测器的源距选择约60～70 cm;D-T脉冲中子发生器用于中子孔隙度测井时对地层孔隙度的灵敏度降低,而相同源距条件下探测深度几乎不变。以上结果提示,利用D-T脉冲中子发生器可以进行补偿中子孔隙度测井,在增加源距的同时既可以保证计数统计性,又可以提高灵敏度和探测深度,在随钻测井仪器设计中可以取代²⁴¹Am-Be中子源。     

钆示踪中子伽马能谱测井方法的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法分别模拟砂岩和石灰岩地层渗钆前后的热中子计数及俘获伽马能谱，研究利用渗钆前后的热中子计数率比R及俘获伽马能谱的计数比n(Gd)/n(H)确定饱和度的方法，确定R及n(Gd)/n(H)与孔隙度Φ、渗钆浓度、饱和度和岩性等影响因素的关系。     

重晶石混凝土中混入CRTs的屏蔽性能MC模拟研究

基于MCNP5对重晶石混凝土中混入不同比例的报废阴极X射线管瓶锥部分的屏蔽性能进行模拟研究。通过对不同能量的γ射线穿过屏蔽体的模拟研究,得出四种能量的γ射线在各种比例混凝土中的出射光谱、线衰减系数、透射率及半吸收厚度。模拟结果表明:对于同一种能量的γ射线随着CRTs比例的上升,混凝土的屏蔽性能逐渐减弱,但半吸收厚度相差不超过1cm。研究结果为CRTs型混凝土应用于辐射防护领域的可行性提供了模拟实验支持,同时对新型屏蔽材料的研发提供了一定的参考,从而为报废阴极X射线管的回收利用开辟了新的市场,也为废弃物中重金属的污染提供了治理措施。     

14 MeV快中子照相准直屏蔽系统的设计与优化

基于强流氘氚中子源科学装置HINEG设计了一套快中子照相准直屏蔽系统。采用中子输运设计与安全评价软件系统SuperMC和ENDF/B-Ⅶ.0数据库计算了准直中子束的中子能谱及注量率、γ射线能谱及注量率、直射中子注量率与γ射线注量率比值（φ_d/φ_γ）、直射与散射中子注量率比值（φ_d/φ_s）、准直束中子注量率的不均匀度等特性参数,并采用MCNP5程序进行了对比验证。研究了准直屏蔽系统的内衬材料、尺寸等对特性参数的影响规律,并通过优化获取了最优设计方案。计算结果显示,在同等计算条件下,SuperMC计算结果与MCNP计算结果相对偏差小于1%,准直屏蔽系统的φ_d/φ_γ为50.1,φ_d/φ_s为5.7,在Φ30 cm视野范围内的中子注量率为4.80×10⁷ cm^-2•s^-1,其中直射中子注量率为4.09×10⁷ cm^-2•s^-1,中子注量率不均匀度为5.8%,满足快中子照相对准直束特性参数的要求。     

加速器中子源大厅内散射中子分布的模拟

本文针对加速器中子源可在较宽能量区间产生单能中子的特点,采用MCNP5对0.2～20 MeV的源中子在加速器中子源大厅内的散射情况进行模拟计算和分析。结果表明,直射中子通量随离源距离的增大呈平方反比衰减,散射中子通量则随离源距离的增大而几乎保持不变;大厅内的散射中子主要来自墙壁的贡献,离墙壁越近散射率越高。能量为0.4 MeV和1 MeV的源中子散射率最高,10 MeV和15 MeV的源中子散射率最低。用中子的宏观散射截面可较好解释散射率模拟结果,中子的弹性散射截面远大于非弹性散射截面,因此弹性散射起主导作用。中子能量大于1 MeV后,散射截面随中子能量增加而减小直至进入一段坪区,散射率也随之降低并进入坪区。结合待测位置处直射、散射中子通量和不同能量的散射中子份额的计算,能解释能量较高的源中子散射率较低的现象。通过在墙壁表面附上一层中子慢化吸收材料的方法可有效减弱中子散射,如5 cm的含硼聚乙烯（10%B4C）可降低散射率约40%。