基于快中子多重性计数器的Pu样品属性测量研究及改进

快中子多重性计数（fast neutron multiplicity counting, FNMC）分析方法能有效实现对样品属性的测量。本文在研究四阶FNMC分析方程的基础上,利用Geant4模拟搭建了1套3层、每层6个液闪的快中子多重性计数器,并确定了相关参数的数值。模拟设置外部具有1 cm厚的铁、铝、碳和不锈钢包装材料的金属Pu样品,通过方程适应性分析,该放射源基本满足设定的假设。对探测效率和多重计数率等测量参数进行模拟,当Pu样品质量在500 g以内时,由于增加碳作为包装材料,使得样品求解质量偏差增大的幅度小于1.20%,铁材料和不锈钢材料影响较小。根据测量结果,对无外壳条件下的样品进行增殖系数修正,得到三阶多项式拟合方程,拟合优度为0.933,质量在1 kg以内的样品,修正后的求解质量偏差小于6.00%。研究结果表明：1 cm厚的中重金属对Pu样品的测量影响较小,模拟搭建的快中子多重性计数器和系数修正相结合的方式实现了对样品属性的较准确测量。     

快中子敏感硅微通道板的模拟与设计

兰州大学研制的快中子成像探测器由聚乙烯转换器、铅玻璃微通道板和电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)相机组成,为了进一步提高探测器的空间分辨率,计划用硅微通道板(Silicon Microchannel Plate,Si-MCP)作为像探测器中的转换器和倍增器件.采用蒙特卡罗模拟工具包Gea...     

特快中子测量中探测器角度模拟与屏蔽条件实验研究

采用Geant4对100 Me V电子轰击Ta靶产生的中子和光子的能量和角度分布规律进行模拟研究,对特快中子和光子能量和数量的角度分布情况比较分析,确定了探测器的探测角度;结合中子能量测量原理与实验现场实际情况,确定了探测位置。在基础铅屏蔽条件下,对比不同厚度前向屏蔽铅的光子脉冲宽度分布,确定了特快中子能谱测量的最佳屏蔽铅条件。     

隐藏爆炸物检测装置快中子辐照安全分析

为推广隐藏爆炸物检测装置在反恐领域的应用,对快中子辐照炸药、食品及药品的安全性进行了分析。通过蒙特卡罗方法建立了装置的快中子辐照炸药安全性评估模型。通过能量沉积计算及炸药起爆机理分析可知,快中子辐照炸药不会产生爆炸的危险。采用剂量分析法对快中子辐照食品及药品的安全性进行了分析,结果表明,在隐藏爆炸物检测装置的快中子辐照条件下,食品及药品的辐照剂量在国家和国际限定的标准内,快中子辐照食品及药品的安全性是可接受的。     

脉冲堆快中子实验装置设计

本文利用蒙特卡罗方法和离散坐标法设计了满足器件辐照效应研究的脉冲堆快中子实验装置.采用SAND-Ⅱ多箔活化法和热释光剂量片法对装置参数进行了测试分析,验证了装置设计参数与实验测量值符合一致.     

快中子能谱在线测量的反冲质子望远镜响应模拟研究

快中子能谱是基于散裂中子源开展大气中子单粒子效应研究的关键输入参数,在线测量宽能区快中子能谱在近散裂靶位置面临飞行时间法不确定度大、中子通量高、本底干扰强等问题。设计了反冲质子望远镜(RPT)系统,利用Geant4模拟了20～200 MeV中子轰击不同厚度聚乙烯转换靶产生的反冲质子产额、角分布以及能谱,为优化探测系统设计提供了指导依据。通过模拟硅探测器与新型快响应CLLB闪烁体组成的二重符合RPT系统对入射中子的响应,分析了影响探测系统探测效率和能量分辨率的因素,确定了聚乙烯转换靶厚度为1 mm、符合质子探测器摆放角度为26.6°和探测器尺寸等重要参数,得到了RPT系统的中子响应函数矩阵,并计算了其探测效率达10-5,对高中子通量和复杂本底干扰环境下的快中子能谱在线测量具有指导意义和参考价值。     

快中子脉冲反应堆爆发脉冲时堆体应力分布的数值模拟

为分析爆发脉冲时堆体构件的应力响应,建立了基于中国第二号快中子脉冲堆(CFBR-Ⅱ堆)的一个二维模型。采用M．C(蒙特卡洛)方法计算了模型的相对中子注量分布,推导了代替动力学方程的热加载关系式,并将计算得到的中子注量分布与实测结果引入热加载关系式中,用有限元程序计算了已知热加载情况下的几种构件的应力分布。分析认为,由于该方法能准确描述模型的几何结构．并且计算中引入了实测结果,因此,对于结构复杂的模型其计算结果应比通常采用的耦合计算方法更为合理。     

基于虚拟仪器技术的快中子临界装置周期测量单元设计

基于数据采集拟合法的原理,采用虚拟仪器技术设计了快中子临界装置的周期测量单元.介绍了单元的结构与设计.初步实验结果证明,与传统的窗式周期测量仪相比较,该周期测量单元改善了不确定性、抗干扰性、准确度和一致性,满足预期要求.     

D-T快中子治疗准直屏蔽体设计及中子特性模拟

设计了一个用于D-T快中子治疗的准直屏蔽体,通过D-T中子在准直屏蔽体中的MCNP模拟,计算了屏蔽体外透射中子和透射光子在水中的吸收剂量,由此评价了准直屏蔽体的屏蔽效果。利用MCNP程序,模拟了准直中子束及中子束中的γ射线在源皮距(SSD)100cm处的能谱,计算了γ射线与中子束在水中吸收剂量的比值,对准直中子束中γ射线的污染水平进行了评价。完成了准直中子束在人体组织等效水箱中输运的MCNP模拟,给出了吸收剂量深度分布、吸收剂量横向分布和吸收剂量等剂量曲线。     

快中子临界装置逆动态法反应性测量系统研制与应用

逆动态法可实时、准确地测量反应性,在反应性部件刻度、扰动反应性效应测量、动力堆的瞬态分析等领域具有独特的优点。本文基于逆动态法研制了快中子临界装置反应性测量系统,并对其进行了算法验证与指标分析。实验结果表明,该系统具有测量精度高、响应快、分辨率高、使用方便等优点,满足实验需求。     

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。     

D-T快中子照相准直屏蔽体设计及中子束特性的模拟研究

设计一个用于氘氚(D-T)快中子照相的准直屏蔽体系统,对D-T中子发生器快中子在准直屏蔽体材料中输运的MCNP模拟研究,给出准直中子束的中子能谱、注量率及均匀性、γ射线能谱和γ射线注量率等重要参数.模拟结果显示,用D-T中子发生器中子源和合理的准直屏蔽体系统可得到快中子照相所需的准直快中子束.     

测量反应堆快中子注量率的电流型宽禁带半导体探测器设计

为解决强流混合场快中子注量率实时测量的难题,本文基于反冲质子法,以耐辐照性能强、噪声低的半绝缘型（SI）GaN半导体材料为基础,采用带石墨平衡体及聚乙烯转换靶的并联结构,设计补偿式电流型探测器的方案,有效地降低了γ射线灵敏度。利用该探测器测量了西安脉冲堆1#径向孔道内混合场的快中子注量率,其结果与已有测量结果符合较好,验证了该方案的可行性。     

液滴碰撞实验与数值模拟研究

通过实验研究与数值模拟相结合的方法研究了液滴碰撞现象,分析了液滴铺展和反弹现象,并讨论了液滴半径和表面张力系数对液滴运动过程的影响。结果表明:数值模拟结果与实验观察结果吻合较好,振荡强度随液滴半径的增加而减小,随碰撞速度的减小而增强;随表面张力系数的减小,振荡衰减更快,同时振荡频率减小;液滴铺展到最大值所用时间与碰撞速度和表面张力系数有关。     

主动式多重性方法对黄饼中铀定量的模拟研究

黄饼材料中铀的准确定量是后续处理工艺选择的关键,文中在主动式多重性方法的基础上,提出了一种通过记录分析中子源诱发238U裂变信息,进行铀定量的方法。但由于黄饼材料自身存在中子自屏蔽效应以及含水量的差异,导致定量结果存在偏差。为了进一步提高定量准确性,使用MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport)结合MATLAB程序优化选择了²⁴¹Am-Be源作为激发源;另外,通过对不同质量及含水量系列化样品的模拟发现：铀定量误差主要来自于泄漏增殖因子M_L与增殖因子M差距的不匹配。通过MCNP模拟获取M随铀质量变化规律的曲线后,根据样品净含量选择合适的增殖因子M,再根据二重计数率D进行定量计算,获得铀定量的相对误差小于5%;含水量的变化带来的中子自屏蔽效应对多重计数率影响较大,通过S₀/S_i与D₀/D_i的关系对二重计数率D进行修正后再进行计算,铀定量的相对误差能够控制在10%左右;该研究对中子多重性方法在黄饼生产与测量中的应用推广具有重要的...     

医用加速器X-射线射野剂量分布的蒙特卡罗模拟与实验测量

用电离室测量及蒙特卡罗方法计算水模体中瓦里安6 MV X-射线射野的百分深度剂量和射野离轴比,对测量和计算结果进行比较和分析。结果表明:10 cm×10 cm射野百分深度剂量在0-20 cm深度范围内,按2 mm/2%标准,?≤1的通过率为96.47%,按3 mm/3%标准,?≤1的通过率为99.23%;射野离轴比按2 mm/2%标准,?≤1的通过率为97.56%,按3 mm/3%标准,?≤1的通过率为99.42%;10 cm×10 cm射野深度剂量中的电子线份额为5.3%,40 cm×40 cm射野深度剂量中的电子线份额为15.2%。通过电离室测量和蒙特卡罗计算的方法能够确定X-射线射野的剂量分布特性。     

适应DCS设计演进的FSS仿真模式优化分析

核电厂分散式控制系统(DCS)的设计受工艺系统设计影响,总是存在不断升版的过程。这种现象严重制约着核电厂全范围模拟机(FSS)项目的实施。本文介绍采用实物激励、虚拟模拟和功能模拟等多种仿真方式相结合的DCS综合仿真方式,以降低DCS设计升版对FSS质量和进度带来的影响。     

大亚湾核电站模拟控制系统数字化升级验证平台方案研究

根据大亚湾核电站现有模拟控制系统的范围与实际情况,分析了信号配置、接口类型以及典型控制回路。结合第3个10年大修控制系统数字化升级的需求,提出了验证平台的技术要求,并搭建了基于数字化控制系统（DCS）小系统、工艺仿真系统与集中控制模拟量机柜（KRG）系统的验证平台;针对具体的验证内容,给出了详细的验证方案。利用验证平台开展相应的验证工作,可有效地识别改进前后的平台差异性,保证数字化升级的顺利实施。      

软件仿真核电站堆芯核测量系统的设计与实现

针对堆芯核测量系统设计制造周期长、关键机械设备采购难、控制系统调试困难等问题,设计了仿真堆芯核测量系统。基于RSView32的仿真测量系统仿真电气设备和机械设备的功能,并配备了测量系统的状态监控界面。本文介绍了仿真测量系统的原理和实现方法。通过仿真测量系统与真实控制软件的联调试验,证实在系统设计过程中,仿真测量系统完全可以代替电气和机械设备,辅助测量系统的控制程序进行调试运行。该仿真测量系统的使用可显著减少机械磨损,缩短控制系统的调试周期。