基于Geant 4的快中子多重性基体效应模拟研究

为进一步降低快中子多重性计数中基体效应对测量结果的影响,使用Geant4仿真工具箱模拟搭建探测系统,通过多种材料的基体效应进行模拟分析,对有容器的快中子多重性测量结果进行修正,获得更加准确可靠的测量结果。实验结果表明:快中子多重性测量中,使用Geant4的模拟值与实验值能较好吻合,该模拟程序可通过修正基体效应减小计算误差。     

启明星Ⅱ快中子能谱区裂变率分布研究

使用MCNP程序对启明星Ⅱ进行了裂变率分布的详细计算分析。根据理论计算的分布规律,优化了实验测量裂变率分布方案,合理布局了探测器位置。用固体核径迹探测器开展了启明星Ⅱ快中子能谱区裂变率分布的实验测量研究,确定了快中子能谱区的裂变率分布。测量结果显示：快中子能谱区裂变率分布与理论计算结果基本符合。测量结果对ADS次临界反应堆确定堆芯裂变功率提供了数据参考。     

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。     

利用MCNPX模拟中子多重性脉冲序列采集

介绍了中子多重性测量分析方法的理论关系式以及中子脉冲序列的形成原理,并利用MCNPX与MATLAB程序模拟便携式中子符合探测器(PNCC)进行中子多重性测量,得到了铀材料的中子多重性分布,实现了中子脉冲序列的采集。实验研究验证了便携式中子符合探测器用于中子多重性测量的可行性。     

快中子多重性计数探测系统性能模拟分析

快中子多重性计数是在中子多重性计数的基础上发展而来的,快中子多重性计数对于探测器系统有相对更高的要求。本文使用Geant4仿真工具箱对探测器系统进行模拟搭建,通过不同的探测系统进行测量,对于测得的多重计数率和探测效率以及有无壳体进行分析,为进一步探测系统搭建和计数分析打下基础。     

5MW低功率堆辐照孔道内快中子通量谱测定

本文简要说明了测量快中子通量谱的阈探测片组激活方法,介绍了辐照孔道内快中子通量轴向相对分布的测量结果,报道了堆内 K_(11)、Ⅴ 和 Ⅶ 号辐照孔道内快中子通量谱和 Ⅴ 号孔道快中子积分通量的实验结果。并对实验结果进行了分析和讨论,为该堆的同位素生产和材料辐照提供了十分重要的数据。     

裂变材料中子-伽马脉冲形状甄别几何条件影响的模拟分析

快中子多重性分析技术是当前核材料衡算领域的热门研究方向。针对中子伽马脉冲形状甄别的效果在探测距离很近时明显变差的实验现象展开了研究。使用GEANT4工具箱模拟了液体闪烁体探测器测量裂变中子伽马的粒子输运过程,并基于计算机模拟数据分析了使用BC-501A液体闪烁体探测器测量裂变中子时,裂变物质与探测器的距离(几何效率)对中子-伽马甄别效果的影响。分析的结果与实验现象相符,表明在基于液体闪烁体探测器的核材料属性测量中,若单个探头的探测效率较高,裂变中子伽马脉冲叠加会严重影响甄别结果和测量计数。     

涂硼电离室组合快中子探测器研制及其响应函数

研制了涂硼电离室组合快中子探测器。用外径分别为55、80、130、220、285 mm的5个高密度聚乙烯圆柱体作为快中子的慢化体包裹40 mm×200 mm的涂硼电离室,组合成一种可测量从热中子到十几MeV快中子的圆柱型Bonner探测器。借助Geant4蒙特卡罗方法模拟计算,给出了这种结构Bonner探测器探测系统的响应函数。将圆柱型Bonner探测器放置在标准中子源辐射场中进行了实验测量。在实际辐射场中,高密度聚乙烯圆柱体外径为220 mm时,圆柱型Bonner探测器的灵敏度达8.702×10^-15 A•cm²•s。同时对实验测量值与理论模拟结果进行了比较分析。结果表明,模拟结果与实验值在数据读取误差范围内吻合。     

闪烁光纤在快中子辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法对闪烁光纤在快中子辐照下的特性进行了研究。利用Geant4模拟计算得到了快中子照射下,闪烁光纤中的能量沉积效率与光纤长度、半径及入射中子能量的变化曲线,同时对量子效率随上述参数的变化关系进行了模拟分析。研究结果表明选择合适尺寸的闪烁光纤和入射中子能量对于快中子成像技术具有重要的意义,并为实际测量工作中的参数选择提供了的理论指导。     

用于反应堆内相对中子通量密度在线测量的闪烁体光纤探测系统研制

为实现反应堆不同空间和能量的相对中子通量密度在线监测,本文研究开发了一套新型的用于狭小空间且位置灵敏的闪烁体中子探测系统。该套系统由5种探头、5路光子计数器、1台计算机及相应的软件组成。5种探头的主要构成物质分别为~6 LiF+ZnS(Ag)、~(232) ThO_2+ZnS(Ag)、~(238) UO_2+ZnS(Ag)、~9Be+ZnS(Ag)以及BGO晶体,故可测量不同能量的相对中子通量密度。其中,掺有~6 LiF的探头用于热中子的测量,BGO探头用于γ测量,其余3种探头用于快中子的测量。利用该系统进行了启明星1#装置内热中子及快中子的相对通量密度分布测量,并将测量结果与利用蒙特卡罗方法得到的理论分布结果进行了比较。考虑到理论设置参数与实际实验参数的差别,可认为测量结果是可信的。     

8.0 MeV中子与天然镓作用的弹性散射微分截面实验研究

基于镓中子反应截面实验数据的匮乏和评价数据的分歧,利用中国原子能科学研究院串列加速器上的多探测器快中子飞行时间谱仪,开展了8.0 MeV中子与天然镓样品的弹性散射微分截面实验研究。实验测量了21个角度的弹性散射微分截面数据,使用n-p散射作为标准截面进行归一。采用Monte-Carlo方法,对中子在样品中的中子注量率衰减、多次散射及实验的有限几何进行了修正,通过模拟得到次级中子飞行时间谱(Time-offlight,TOF)与实验测量的TOF谱进行直接比较的方法获得中子与镓作用的弹性散射微分截面。实验测量结果与评价数据的对比分析结果表明:当前几大数据库中,CENDL-3.2数据库的结果更贴近实验测量结果。本实验为8.0 MeV中子能区的首次实验测量,澄清了几个评价库数据之间的分歧,为核数据评价、理论模型改进提供了实验数据支撑。     

精确测定ST451型快中子探测器的有效中子阈和电子的相对闪烁响应

本实验用薄膜￣（２５２）Ｃｆ源的裂变中子测定ＳＴ４５１型快中子探测器的有效中子阈。文中叙述了用单能γ射线源刻度探测器对电子能量响应的方法，康普顿边的位置通过比较测量的脉冲幅度谱和ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟的分布与探测器的脉冲幅度分辨进行折叠的理论谱被精确地确定。给出了中子能量在７Ｍｅｖ以下，ＳＴ４５１型快中子探测器的有效中子阈和电子的相对闪烁响应数据。     

基于Potential-driving模型的中子诱发~(239)Pu裂变产物计算与模拟研究

当前新型核能利用系统及核数据评价的发展对快中子诱发~(239)Pu裂变核数据提出了更高的精度需求。本工作基于已提出并构建的Potential-driving模型,通过中子诱发~(239)Pu(n,f)裂变驱动势研究,计算了几个典型能量中子诱发~(239)Pu(n,f)反应发射中子前裂变碎片质量分布,并与实验数据进行了对比。结果显示:Potential-driving模型计算数据能够很好地与实验数据符合。将Potential-driving模型植入GEANT4程序,开展了快中子诱发~(239)Pu(n,f)反应相关的模拟研究,给出了14 Me V中子诱发~(239)Pu(n,f)反应的裂变碎片独立产额质量分布和电荷分布、累积产额质量分布和电荷分布、动能分布、裂变中子能谱以及~(239)Pu(n,f)反应裂变碎片平均总动能随入射中子能量的变化等数据,并与GEANT4程序原有的参数化裂变模型(G4Para Fission Model)模拟结果、ENDF/B-VII.1库评价数据以及实验数据进行了比较。结果显示:所发展的Potential-driving模型能很好地预测快中子诱发~(239)Pu(n,f)反应裂变产物数据,为快中子诱发~(239)Pu(n,f)反应裂变产物核数据的研究提供了一种更可靠的计算方法。     

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。     

精确测定ST451型快中子探测器的有效中子阀和电子的相…

本实验用薄膜＾２５２Ｃｆ源的裂变中子测定ＳＴ４５１型快中子探测器的有效中子阈。文中叙述了用单能ｒ射线源刻度探测器对电子能量响应的方法，康普顿边的位置通过比较测量的脉冲幅度谱和Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模拟的分布与探测器的冲幅度分辨进行折叠的理论谱被精确地确定，。给出了中子能量在７ＭｅＶ以下，ＳＴ４５１型快中子探测器的有效中子阈和相对闪烁响应数据。     

虚拟现实HPGeγ能谱仪操作平台设计

利用计算机虚拟现实技术,仿真设计unity3D核环境的HPGe γ能谱仪操作平台。该操作平台利用3ds Max软件以稀疏编码模型为理论依据进行建模和渲染,采用SQL Server进行实验数据的存取,在Unity3D引擎中进行资源整合,使用户通过人机交互方式进行实验操作,以此实现对实验过程的仿真及实验结果的展示。实验结果表明:该操作平台能够完整地模拟HPGe γ谱仪操作过程,可应用于操作培训及实验教学。     

锗硅量子点掠入射小角X射线散射研究

采用同步辐射X射线对MBE制备的锗硅量子点试样进行了掠入射小角X射线散射(GISAXS,grazing incidence small angle X-ray scattering)研究.根据AFM测量得到的量子点尺寸、形状和间距等参数,采用DWBA理论以及合适的分布函数,利用IsGISAXS程序对一维和二维GISAXS测量结果进行了模拟,模拟结果与实验数据符合很好,表明GISAXS是一种探测锗硅量子点尺寸、形状和分布等结构信息有效的方法.     

用位置灵敏探测器探测14.7MeV中子在铁样品上的小角度弹性散射截面

用快中子位置灵敏谱仪和伴随粒子飞行时间技术测量了14.7MeV中子在Fe样品上的小角度弹性散射微分截面,给出了3.76°—7.98°角区的测量结果,与所发表的实验数据相比较,在误差范围以内一致,从而证明利用长液闪快中子位置灵敏谱仪这一新技术测量小角散射是可靠的。     

基于GEANT4的60Coγ辐照装置剂量率分布模拟

为使工业60Coγ辐照装置更好地应用于抗辐射加固研究,应用蒙特卡洛程序GEANT4模拟计算了辐照空间的剂量率分布,并搭建了基于ROOT程序的数据在线存储及离线处理平台。通过合理设计模拟过程,使得模拟结果的统计误差<5%。同时,建立了剂量率分布的计算模型,并利用重铬酸银剂量计完成了实验验证。GEANT4模拟、模型计算以及实验测量三者结果相符合,且模拟与实验的相对偏差<5%。这表明模拟过程正确描述了辐照空间的剂量率分布,所搭建的模拟和数据处理平台可用于相关实验的开展。     

基于中子多重性方法的~(252)Cf中子强度测量算法及实验研究

252 Cf中子发射强度的获取在核技术应用中具有重要意义,为测量其绝对发射强度,分析了一种可能的替代测量算法,该算法基于252 Cf自发裂变的中子多重性分布,并结合中子在测量系统内的衰减时间行为,在不依赖测量系统探测效率和被测样品任何信息的条件下,可给出其中子强度测量值。利用5个252 Cf镀膜中子源在中子多重性测量装置上进行了实验测量,通过测量算法获取的中子强度值与账面记录值最大相对偏差为1.41%,其结果初步验证了该算法的正确性。