基于~(252)Cf源的反应堆结构屏蔽材料屏蔽性能测试装置设计

基于252Cf中子源,构建了反应堆结构屏蔽材料屏蔽性能测试装置设计模型。采用MCNP程序建立了测试模型,并逐次模拟计算屏蔽性能测试装置慢化层、中子防护层、γ光子防护层厚度。对于关键的慢化层,采用Geant4程序进一步验证MCNP程序的计算结果。通过分析模拟计算获得了最优屏蔽材料及厚度分别为:慢化层材料为石蜡,厚度为8 cm;中子防护层材料为聚乙烯,厚度为38 cm;γ防护层材料为铁,厚度为11 cm。模拟实验结果表明,所设计屏蔽性能测试装置能够满足中子慢化以及中子、光子防护的需要。     

硼化钨材料中子屏蔽性能及次级γ剂量产生的模拟研究

对辐射防护材料硼化钨的中子吸收和次级γ射线屏蔽性能进行分析。采用Geant4程序，对材料厚度0～2 cm、能量为热中子～20 MeV的入射中子进行模拟分析。研究结果表明：(1)硼化钨材料主要作用于热中子～10^-2 MeV中子的吸收屏蔽。由不同材料对应的中子宏观分出截面和材料密度可知，厚度一定时，W₂B₅的中子吸收性能最优，质量一定时，WB₄中子吸收性能最优。以热中子为例，W₂B₅材料的中子宏观分出截面约为B203材料的8.67倍，是PB202屏蔽材料的40.59倍；(2)相比于传统中子吸收材料，W-B系化合物在低能中子吸收方面优势更为显著；(3)随着入射中子能量的增大，次级γ剂量对总剂量的贡献呈下降趋势；随着硼化钨材料厚度的增加，次级γ剂量对总剂量的贡献不断升高。为明确硼化钨应用场景及优势，实现中子源屏蔽装置的优化设计提供数据参考，具有实际的工程指导价值。     

含硼织物与透明树脂板中子屏蔽性能研究

介绍了所研制的含硼材料的中子屏蔽性能。两种厚度(58mg/cm~2,153mg/cm~2)无纺布对热中子的屏蔽率分别为51％和79％,对0.186、24.4和144keV中子,其质量减弱系数分别为1.56、1.29和0.90cm~2/g。质量厚度为0.59g/cm~2的天然硼树脂板对热中子的屏蔽率为85％,改掺浓缩硼或钆的树脂板则为97％,三者对24.4keV中子的屏蔽率均为38％。浓缩硼树脂板经6SV热中子辐照后,其白光透明度无明显变化,20SV辐照则降至原始值的50％左右,但热中子屏蔽性能并无明显变化。钆树脂板的热中子俘获γ辐射较强,其剂量当量超过入射热中子的剂量当量。     

含硼织物与透明树脂板中子屏蔽性能研究

介绍了所研制的含硼材料的中子屏蔽性能。两种厚度(58mg/cm~2,153mg/cm~2)无纺布对热中子的屏蔽率分别为51％和79％,对0.186、24.4和144keV中子,其质量减弱系数分别为1.56、1.29和0.90cm~2/g。质量厚度为0.59g/cm~2的天然硼树脂板对热中子的屏蔽率为85％,改掺浓缩硼或钆的树脂板则为97％,三者对24.4keV中子的屏蔽率均为38％。浓缩硼树脂板经6Sv热中子辐照后,其白光透明度无明显变化,20Sv辐照则降至原始值的50％左右,但热中子屏蔽性能并无明显变化。钆树脂板的热中子俘获γ辐射较强,其剂量当量超过入射热中子的剂量当量。     

241Am-Be中子源紧凑型屏蔽装置及辐照器设计

²⁴¹Am-Be中子源被广泛用于实验研究,为保护实验人员免受中子及γ射线照射,需要设计适当的屏蔽。利用蒙特卡罗方法计算中子透射不同材料后的能谱分布与剂量,优选各层屏蔽材料种类与厚度,设计一套²⁴¹Am-Be中子源紧凑型屏蔽装置。装置由内而外采用钨+聚乙烯+含硼聚乙烯+不锈钢进行防护,外表面周围剂量当量率H^*(10)低于10μSv/h,满足辐射防护要求。同时对装置内部热中子、超热中子和快中子注量分布进行研究,确定装置快中子和热中子输出通道最佳位置。在辐照装置同时开放快中子和热中子通道进行实验测试时,需要设置距离大于130 cm的控制区,以保障操作人员安全。     

MC法优化设计~(252)Cf中子源辐射屏蔽装置

利用MCNP5程序构建了屏蔽装置模型,并模拟了聚乙烯、含质量分数10%硼的石蜡、重水、石墨和铅等材料的中子慢化和屏蔽效果,以及铁对γ射线的屏蔽效果。当中子慢化剂聚乙烯的厚度达5 cm时,透过慢化层发射出的中子注量率达到最大值为5.40×10-4m~(-2)s~(-1)。中子屏蔽层含硼石蜡厚度为33 cm并且γ屏蔽层铁厚度为4 cm时,由中子和γ射线产生的年有效剂量之和满足国家标准相关限值要求。     

用反符合和热中子屏蔽降低γ谱仪本底

新建的一台反宇宙射线低本底HPGeγ谱仪,在物质屏蔽的基础上采用反符合和热中子屏蔽联合方法,实验研究次级宇宙射线μ子和中子产生的本底。结果表明,反符合屏蔽(塑料闪烁探测器)能大幅度降低μ子产生的本底,还能有效抑制快中子与锗晶体和屏蔽材料非弹性散射引起的本底,100-2000keV能区反符合积分本底抑制系数可达8倍。热中子屏蔽(镉吸收片)的加入可明显降低锗晶体和屏蔽材料热中子俘获产生的本底,使511keV正电子湮灭峰本底的抑制系数由5.8倍提高到20.7倍,100-2000keV反符合积分本底抑制系提高到13.2倍。     

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。     

点源γ光子穿越特定形状屏蔽层的Monte Carlo计算与模拟

采用Monte Carlo方法对点源γ光子穿越球壳形屏蔽层的问题进行了蒙特卡罗计算与模拟,并用VC 编写了软件对光子运行过程进行模拟,通过对模拟结果γ能谱的分析,显示模拟结果能较好地反映实际光子的运动过程。利用所编软件对不同材料不同厚度的介质进行模拟,可得出厚度为4cm的铅做介质对光子的屏蔽效果较好。     

点源γ光子穿越特定形状屏蔽层的Monte Carlo计算与模拟

采用Monte Carlo方法对点源γ光子穿越球壳形屏蔽层的问题进行了蒙特卡罗计算与模拟,并用VC 编写了软件对光子运行过程进行模拟,通过对模拟结果7能谱的分析,显示模拟结果能较好的反映实际光子的运动过程.利用所编软件对不同材料不同厚度的介质进行模拟,可得出厚度为4cm的铅做介质对光子的屏蔽效果较好.