中国先进研究堆中子织构衍射仪的研制与调试

中子衍射技术作为研究多晶材料内部织构的标准技术之一,在众多领域具有广泛应用。中子织构衍射仪目前已成为中子散射实验室的常规谱仪。针对国内织构测量分析需求而建的中子织构衍射仪作为中国先进研究堆首批建设谱仪之一,现已完成设计、建造和初步调试工作。本文结合谱仪建造的实际工作,较系统地介绍了中子织构衍射仪的测量原理与优势,以及中国先进研究堆中子织构衍射仪的特点、基本组成、性能指标和调试情况。     

高分辨粉末中子衍射仪研制进展

中子粉末衍射技术已成为现今研究材料原子结构和磁结构的标准实验技术，因此，几乎所有的中子散射实验室都配有水平不同的粉末中子衍射谱仪。研制中的高分辨粉末中子衍射仪是国内自行设计和建造的第一台高分辨中子衍射仪，将放置在中国先进研究反应堆（CARR）物理大厅的热中     

中子衍射谱仪单色器屏蔽模拟设计

中子单色器的屏蔽好坏直接决定着所属谱仪的性能指标，影响自身及周边谱仪数据获取的质量。因此，单色器屏蔽的模拟和设计在中子散射谱仪建设过程中起重要作用。为满足CARR旁热中子双束孔道Ⅱ上两台中子衍射谱仪——高分辨中子粉末衍射仪（HRPD）和高强度中子粉末衍射仪（HIPD）的实际需要，必须对两台谱仪的单色器屏蔽进行综合考虑，提出初步设计方案，并进行模拟或试验验证。     

中国先进研究堆(CARR)上的中子散射工程

中子散射技术利用中子不带电、穿透力极强、能直接鉴别核素、较之X射线对轻元素灵敏、具有磁矩和粒子、波动二重性等特点,使之成为一种独特的、从原子和分子尺度上研究各种物质结构和微观世界运动规律的高新技术。中国先进研究堆(CARR)上的中子散射工程将充分利用中国先进研究堆为中子散射工程提供的高通量、具有冷中子源、切向水平孔道等有利条件,建造三台新谱仪,更新原有的五台谱仪,瞄准世界先进水平,建立起研究手段基本配套、基本上覆盖中子散射研究的主要领域、强调应用又具备必要的基础研究能力的中子散射设备,为生命科学、材料科学、物理、化学、地矿、环境等各种学科及工程技术方面的研究,为国防工业和国民经济的应用提供先进的中子散射技术。其最终目标是建立起符合我国国情、其综合研究能力与世界先进水平接轨的中子散射国家重点实验室,使之成为我国二十一世纪中子散射研究和应用的中心及人才培养基地。     

CARR堆HRPD谱仪垂直聚焦单色器的选取和强度增益计算

垂直聚焦单色器技术是提高样品位置中子强度的有效手段。本文应用蒙特卡罗模拟方法对中国先进研究堆（CARR）旁高分辨中子粉末衍射仪（HRPD）的垂直聚焦单色器进行了优化选取，得到了垂直聚焦单色器高度，聚焦曲率半径和倾角等参数值，计算了使用垂直聚焦单色器相对于平板单色器的强度增益和样品处聚焦束尺寸。     

中国先进研究堆中子散射工程中子导管模拟研究

为使依托中国先进研究堆（CARR）进行的冷中子散射实验拥有更高质量的中子束流,本工作对中子散射工程中的中子导管系统各参数进行分析研究,并首次在国内应用等效中子导管理论,结合解析计算确定出优化的导管方案。同时,应用VITESS程序对各导管方案得到的中子束流进行了模拟,在综合考虑导管系统几何布局及中子束流的发散度影响后,探讨出若干符合实际的设计方案。尔后,利用导管位置计算程序NGPS,计算出各导管方案中每个导管单元的位置坐标。最终,根据各项指标对模拟的各导管方案进行对比,优选出CNGA、CNGB、CNGD3套中子导管系统的最佳参数,为即将进行的中子导管系统的设计和安装提供理论参考。     

高分辨粉末中子衍射仪最新研制进展

高分辨粉末中子衍射仪（HighResolutionPowderDiffractometer,HRPD）是完全自主设计、国内加工的中子散射谱仪,即将安装在中国先进研究反应堆（CARR）热中子双束孔道II上。该谱仪建成后,分辨率将达到0．2％,能够解决约150个左右结构参数的结构精修问题,满足大多数粉末衍射结构分析工作。     

中子残余应力谱仪2005年度工作进展

位于瑞典Studsvik的反应堆已经关闭,其堆旁的1台国际先进水平的中子残余应力谱仪REST要赠送给我国。2005年8月,中国原子能科学院中子散射实验室派专人前往瑞典Uppsala大学的NFL中子散射实验室,实地了解该谱仪的原理以及使用方法,进行拆卸、清点和接收工作,并为谱仪以后托运回国     

中子单色器姿态调整台

中子单色器姿态调整台是大多单色中子散射谱仪所必需的机械部件之一,主要用来安放晶体单色器,并可通过远程控制对单色器进行姿态调整以保证得到所需的单色中子。该装置体积小、自由度多、运动精度高,是一集光机电和计算机控制技术为一体的五自由度运动设备。该装置研制成功后将首先应用于中国先进研究堆中子残余应力谱仪上。     

高分辨粉末中子衍射仪的最新进展

高分辨粉末中子衍射仪（HRPD）是由中子散射研究室自行设计并在国内加工制造的中子散射谱仪，将成为运转于CARR旁的首批谱仪之一。目前，研制工作正按计划进行。     

中子残余应力谱仪控制系统修复改造

中国先进研究堆（CARR）中子散射工程拟建造1台测量应力的中子残余应力谱仪。为缩短研制周期，节省费用，从瑞典的R2反应堆引进了一些中子残余应力谱仪部件。这些部件包括样品台xy平台、样品台z平台、探测器台转台、欧拉环、Omega转台和控制这些设备运动的电路板组等。     

中子反射谱仪的模拟与优化

中子反射谱仪为中国先进研究堆（ChinaAdvancedResearchReactor,CARR）中子散射工程中的一个重要的子项目,目前,该谱仪的物理概念设计已经完成。该谱仪结构复杂、造价昂贵、建造周期长,为了检验该谱仪各种设计参数的合理性和可靠性,保证谱仪建设顺利完成并达到预期性能,按国际惯例,利用蒙特卡罗方法对该谱仪关键部件的设计参数进行模拟与优化是十分必要的。     

溶液堆气泡效应测量

在次临界堆（如ADS次临界堆）物理实验中,反应堆动态参数的测量很重要,通常测量瞬发中子动态参数伍的值。反应堆在各种不同次临界装载下的α值可反映堆的次临界深度及相关的中子动力学特征。自主开发的费曼方差平均比方法测量系统是基于计算机数据采集和处理分析的系统,为建设数字化反应堆物理实验室起到一定的促进作用。     

中子剂量仪表校准的本底扣除方法研究

用241Am-Be中子源参考辐射场校准了一台中子周围剂量当量（率）仪,采用影锥法、半经验法、多项式拟合法和简化拟合法等方法扣除散射中子本底的结果,并对结果进行了比较研究,说明了各自的优缺点和适用范围。结果表明,这四种方法的结果在不确定度范围内一致。     

利用Mcstas对两种中子导管模型的模拟计算

对于一台中子散射谱仪,中子导管对中子的传输性能很重要,文中利用Mcstas程序对中子小角散射谱仪中平行中子导管和锥形中子导管以及平行中子导管的几种准直长度对中子的传输性能进行了模拟计算,通过对样品台处束流轮廓和中子注量率的计算,可以看出,相对于锥形中子导管,平行中子导管为中子传输性能更优良的排列模式,平行中子导管模式下几种准直长度具有不同的中子的传输效率,设计时要兼顾准直度和注量率这两个因素。     

聚变堆固态产氚包层中子学优化方法研究与应用

为提升聚变堆包层产氚性能,更好地满足氚自持要求,首先,基于中子微扰理论与模拟退火算法开发了适用于聚变堆产氚包层（TBB）中子学优化新算法与新程序。其次,选取中国聚变工程实验堆（CFETR）氦冷固态包层,完成了全堆中子学性能优化的示范性应用。最后,对优化后的包层方案进行了热工、流体、结构的三维有限元校核。结果表明：(1)相比于传统包层中子学优化算法,本文所提出的优化算法具有更好的优化效果与更高的优化效率;(2)本文所开发的智能优化程序可更好地满足聚变堆TBB中子学优化与设计的需求,可为包层设计提供算法理论基础与程序支撑。     

中国先进研究堆中子残余应力谱仪实验软件设计

设计开发了中国先进研究堆（CARR）中子残余应力谱仪的实验软件。基于中子衍射法测量了残余应力的基本原理和谱仪构型,分析了中子残余应力测量方法,提出了残余应力测量所需的功能。在谱仪运动控制和数据采集系统的基础上,设计了各项功能的流程方法,并使用LabVIEW语言编写了相应的程序。利用中子束全面测试软件的各项功能,完成了CARR中子残余应力谱仪实验软件的设计开发。     

CARR上的应力测量中子衍射谱仪概念设计和模拟研究

中子衍射法是迄今为止可直接测量材料或工程部件内部深处应力场分布的唯一非破坏性方法，在工程上具有重要的应用。中国先进研究堆（CARR)中子散射工程拟建造一台应力测量中子衍射谱仪，其主要功能是测量材料中的残余应力和载荷应力。本文介绍了该谱仪的概念设计方案，并应用蒙特卡罗模拟软件MCSTAS对设计方案进行了模拟研究，对部分中子部件参数进行了优化设计。     

中国先进研究堆中子织构谱仪实验软件设计

本工作设计开发了中国先进研究堆（CARR）中子织构谱仪的实验软件。基于中子衍射法测量织构的基本原理及谱仪的运动控制和数据采集系统，提出织构测量所需的功能，详细描述了各功能的流程设计，最终使用Python语言在Linux系统下编写了各功能的程序模块，完成了CARR中子织构谱仪实验软件的开发。     

中国先进研究堆冷中子源核发热和冷中子增益研究

为准确计算和研究中国先进研究堆（CARR）冷中子源装置氢系统的核发热和冷中子增益，建立了一整套计算方法。对参考堆的验证计算证明了该方法的正确性和有效性。对影响CARR冷中子源核发热和冷中子增益的各种因素（如慢化剂、冷包材料、冷包形状等）进行了计算和优化选择。结果表明：在核发热量较小的条件下获得了较好的冷中子增益。