MCAM4.8在ITER建筑大厅子学建模中的应用

国际热核聚变实验堆ITER的基准中子学分析模型只包含了托克马克装置.为了进行托克马克装置生物屏蔽以外的中子学分析,需要建立其建筑大厅的中子学计算模型.本文利用蒙特卡罗计算自动建模软件MCAM,在最新的ITER建筑大厅的工程CAD模型基础上,建立了ITER装置生物屏蔽层外墙的建筑大厅中子学计算模型.该模型是第一个包含托克...     

252Cf源中子辐照装置的设计及性能测试

介绍了一种具有可变准直孔低γ本底的252Cf源中子辐照装置.对其中子辐射场和中子屏蔽性能的测试结果表明,该辐照装置能够形成稳定的中子场,屏蔽体对252Cf中子源有很好的屏蔽性能.     

声核中子测量的屏蔽设计

通过测定声空化核效应实验室各测量点的中子注量率,了解实验室墙壁和地面对出射中子的散射,选定散射中子相对较弱的位置作为声核中子测量点。利用SHIELD程序模拟不同材料的中子屏蔽效果,选用4cm铁和20cm含硼石蜡组成屏蔽体,以降低中子本底。测定影屏蔽及影屏蔽结合BF₃正比计数管环绕屏蔽两种方式下的散射修正因子F_s,提出以统计显著性增量S.S.I≥3/[KF(]F_s[KF)]作为超声中子计数相对于非超声中子计数的增量ΔC是否具有统计意义的判据。     

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.     

基于SuperMC的ITER下窗口生物屏蔽插件屏蔽分析

在国际热核聚变实验堆(ITER)中,窗口生物屏蔽插件需为电子设备和工作人员提供必要的辐射屏蔽防护。基于中子学分析的生物屏蔽插件设计是ITER设计的重要内容。本文基于超级蒙卡核模拟软件SuperMC,在ITER大厅三维中子学模型中整合了ITER设计整合部门(DIN)最新设计的下窗口生物屏蔽插件模型,对四种下窗口生物屏蔽插件进行了屏蔽分析。分析结果显示,低温恒温器低温泵生物屏蔽插件中子屏蔽性能最好,室内监视系统生物屏蔽插件屏蔽性能最差;室内检视系统生物屏蔽插件停堆剂量率最小,环形低温泵生物屏蔽插件停堆剂量率最大。在SA2辐照方案下,停堆12天后,环形低温泵生物屏蔽插件处停堆剂量率超过规定限值20倍。分析结果表明,ITER下窗口生物屏蔽插件设计有待优化。     

中子源屏蔽体尺寸和源室结构对本底的影响

采用蒙特卡罗粒子输运计算程序(Monte Carlo N-partical transport code,MCNP),就中子源屏蔽体和中子源室结构对屏蔽体不同探测位置的中子透射和反射情况进行了计算机模拟计算.计算采用的入射粒子分别为14 MeV和5 MeV的单能中子以及252 Cf自发裂变中子.从计算结果看,屏蔽体的尺寸和结构对中子透射的影响都比较明显;源室的结构和地坑也对本底产生较大影响.通过理论计算可以了解屏蔽体结构和源室情况对测量本底的影响,可为源室设计以及中子实验研究提供重要参考.     

中子屏蔽测试系统中子响应影响因素仿真分析

目前屏蔽材料的中子屏蔽性能测试还没有统一的标准,为了研究中子屏蔽测试系统中子响应可靠性和稳定性的影响因素,采用超级蒙特卡罗SuperMC程序模拟中子屏蔽测试系统建模,对探测器远近位置、探测器偏离位置、辐射源偏离位置及测试样品规格等影响因素进行了仿真分析,结合中子探测仪器的中子响应曲线对中子通量、平均能量及中子能谱等仿真数据进行比较和分析,提供了较为合理可靠的测试参数,为减少屏蔽测试系统测试误差提供理论依据。     

反应堆堆腔用中子屏蔽材料耐热性能研究

针对第三代核电厂反应堆堆腔耐高温中子屏蔽需求,由于当前国内外的材料均无法满足设计要求,急需开发一种耐高温的中子屏蔽材料.本文以耐高温的苯基硅树脂及苯基含氢硅油为基体材料,以碳化硼粉末为中子吸收体,制备出一种耐高温中子屏蔽复合材料并着重探讨了复合材料的耐热性能及不同苯基含量的影响.热重分析(Thermal Gravime...     

硼聚乙烯与铅硼聚乙烯屏蔽性能测试与模拟分析

对屏蔽材料硼聚乙烯、铅硼聚乙烯进行了γ射线、241 Am-Be源中子的屏蔽性能测试,再用蒙卡软件MCNP对材料的屏蔽测试过程进行模拟分析.结果表明模拟结果与实测值相符很好,实测铅硼聚乙烯对60Co与137Cs的γ射线线衰减系数分别为0.212 cm-1和0.381 cm-1,模拟的线衰减系数为0.209 cm-1和0.370 cm-1;硼聚乙烯对241Am-Be源中子的宏观分出截面计算值与实测值分别为0.197 cm-1和0.193 cm-1,铅硼聚乙烯计算值与实测值分别为0.181 cm-1和0.173 cm-1,说明铅硼聚乙烯对中子和γ射线均具有很好的屏蔽效果,用MCNP软件可模拟屏蔽材料对中子和γ射线的屏蔽性能.     

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。     

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。     

起飞角连续可变的中子单色器屏蔽装置

单色器屏蔽系统是中子散射谱仪中的关键部件之一。大多数反应堆中子散射实验测量均须使用单色中子（具有特定能量或波长的中子）作探针。由反应堆引出的白光中子束的单色化过程由置于反应堆生物屏蔽外的晶体单色器来实现。当需要不同波长的中子时,可以通过改变单色器的起飞角2θM（入射束与出射束之间的夹角）来实现,为满足屏蔽要求并有效降低实验本底,必须在单色器周围和单色器之前中子的路径周围设置屏蔽,即设置单色器屏蔽系统。     

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。     

新型纤维增强环氧树脂基复合材料研制及其中子屏蔽性能研究

核技术应用产业的迅速发展,对中子辐射屏蔽材料的种类、服役环境、结构性能提出更多、更高要求。针对发展功能/结构一体化中子屏蔽材料需求,研制了一种新型玻璃纤维/B₄C/环氧树脂复合材料。力学测试与中子屏蔽实验发现,该复合材料中子屏蔽性能良好,5 cm厚样品屏蔽后中子透射率仅19.6%;材料具有较高强度与模量,性能优于铅硼聚乙烯。增大材料B₄C含量对提升材料中子屏蔽性能作用显著,但同时材料强度、模量有一定减小。综合考虑该材料的中子屏蔽性能、承受载荷以及耐高温特性,其在反应堆、加速器及中子源等核设施外围防护材料,尤其是乏燃料贮存格架材料用途上具有较大应用潜力。     

CAP1400核电厂堆腔辐射漏束屏蔽设计研究

介绍了CAP1400 机组堆腔屏蔽设计特点,介绍了CAP1400 机组RPV区域堆腔中子屏蔽设计的分析方法、过程和关注事项.采用高精度的蒙特卡罗程序,建立精细化的反应堆厂房辐射场计算模型,基于先进的减方差技巧进行方案设计,对比分析堆腔屏蔽设置前后反应堆厂房辐射场变化,论证了设置中子屏蔽的必要性,最终实现CAP1400 ...     

中子能谱在反应堆屏蔽计算中的应用分析研究

在反应堆的屏蔽设计中多采用蒙特卡罗中子-光子耦合输运程序(MCNP)计算反应堆压力容器和堆内构件的中子注量率,用以评估中子对结构材料的辐照损伤。MCNP在计算这类固定源问题时,源强的能量分布多采用MCNP自带的Maxwell裂变中子能谱或Watt裂变中子能谱,它们是典型能量的入射中子对应的向量裂变能谱。然而真正的裂变中子能谱是与入射中子能量相关的矩阵裂变中子能谱。为此,不同的中子能谱对反应堆屏蔽设计计算结果的影响被分析。结果表明:在反应堆屏蔽设计中应考虑不同能量的入射中子对裂变中子能谱的影响,即应该采用矩阵裂变中子能谱进行反应堆屏蔽设计计算。     

10—in单球rem计测量中能重离子反应中子剂量当量的理论修正

中能重离子反应出射的中子具有较复杂的能谱,在穿过混凝土屏蔽层后,其能谱发生显著的变化。考虑到中子rem计的能量响应,在中能重离子反应出射中子理论计算能谱和角分布的基础上,估算了屏蔽层外中子能谱的变化和用10-in单球rem计在屏蔽层外测量中能重离子反应中子剂量当量时的理论修正系数。     

ITER屏蔽包层活化分析

作为国际热核聚变实验堆(ITER)的重要部件之一,屏蔽包层承受高强度聚变中子辐照,需要定期更换和维修。当活化的屏蔽包层从ITER托卡马克装置移到热室时,可能会给工作人员造成严重的辐射照射,是ITER大厅和热室屏蔽设计的重要辐射源。文中基于ITER最新中子学分析基准模型和"二步法"停堆剂量计算方法,使用超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统SuperMC针对15号屏蔽包层建立精细的中子学模型,并计算分析包层的活化情况及最严重情况下的周围辐射剂量率,并初步应用于ITER赤道窗口室的屏蔽分析。计算结果显示,单个包层周围最大剂量率为350 Sv/hr,当传送小车停留在赤道窗口室内时,窗口室屏蔽门外剂量率高于10 mSv/hr,不足以满足设计要求。     

防中子辐射玻璃

在中子源育种、中子治癌和其它使用中子源的科研和生产中,常需用能防护中子的窥视窗和防护眼镜等。防中子辐射玻璃是制作这类防护设施和工具所需的透明防护材料。一个好的防中子辐射玻璃主要要求:i)对中子场中各种能量的中子有高的屏蔽效率(定     

核电厂生物屏蔽门优化研究

利用MCNP5程序构建了核电厂生物屏蔽门中子屏蔽装置,模拟了质量分数10%的含硼聚丙烯、铜、石墨、钨镍合金等材料对中子的慢化和屏蔽效果,得到不同材料在不同厚度下的粒子屏蔽效果。MCNP5程序结果表明：选取19 cm的三层复合屏蔽结构,第一层屏蔽材料选用10 cm厚的铜,第二层屏蔽材料选用5.5 cm厚的含硼聚丙烯,第三层屏蔽材料选用3.5 cm厚的铅。三层复合屏蔽结构对中子屏蔽率达到98.4%,对γ射线屏蔽率达到96.1%,可提供连续性生物屏蔽,保证电厂辐射防护安全。