测量BEPCⅡ直线加速器隧道内的瞬发辐射场

BEPCII直线加速器脉冲流强大且脉宽小,束流损失造成的辐射场是一个占空因子很小、辐射水平很高的瞬发辐射场。丙氨酸/ESR作为一种大剂量辐射场探测方法,本文首先实验刻度丙氨酸剂量计,用于隧道辐射场实验测量,并结合MCNP软件模拟计算校正测量结果。结果表明,束流注入阶段,e+靶区中子含量高,与光子通量比为3.7,光子剂量率0.94 Gy/h,中子剂量率范围8.2~16.4 Gy/h。其他区域(除e+靶区),中子含量少,基本忽略中子剂量率,且因束损不均匀导致剂量水平空间差异较大,剂量率范围0.1 Gy/h至十几个Gy/h,相差达两个数量级。     

国家同步辐射实验室电子储存环大厅轫致辐射场的研究

国家同步辐射实验室电子储存环大厅的辐射场是一个以能谱很宽的轫致辐射为主并伴有中子的混合辐射场。注入阶段是一个变化的瞬发辐射场,运行期间则是一个准恒稳场。为了更好地了解该辐射场的特性,我们对一些具有代表性测点处的轫致辐射剂量率进行了实时连续测量,经过数据处理得到了一些可供参考的结果。     

ADS核数据实验测量装置建设及首次测试实验

介绍了基于我国大科学实验装置兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的加速器驱动的次临界系统(ADS)相关核数据实验测量装置建设及首次测试实验。该实验装置探测系统主要包括束流拾取探测器、轻带电粒子谱仪、γ探测器阵列及中子飞行时间谱仪。为了对该实验装置各探测器及相配套的电子学与数据获取系统进行整体性能测试,利用400MeV/u 16 O轰击Pb靶,对出射的中子、γ射线及轻带电粒子等产物的能谱、产额及角分布等物理量进行测量,在国内首次实现了加速器驱动的几MeV至几百MeV宽能量范围的白光中子能谱测量。实验结果表明,该实验装置运行正常,实验方案可靠、正确。     

MC法模拟单球中子谱仪响应函数及其能谱解析

利用MCNP5模拟分析了不同直径下基于锂玻璃闪烁体的单球中子谱仪的响应函数,能量范围从热能至20 MeV;模拟了实验室²⁴¹ Am-Be中子源辐射场、载荷舱内空间辐射场内单球中子谱仪的响应函数;采用UMG少道解谱程序进行了解谱计算。结果显示,入射中子能量低于20 MeV时,直径为30 cm的单球中子谱仪通过UMG解谱可得到较好的中子能谱解谱结果;载荷舱辐射环境下,含氢量大的舱壁材料对接近单球表面探测器的热中子能区的响应函数影响最大,对其影响做出修正后可得到一个较好的解谱结果。     

FLUKA在永久磁铁辐射退磁实验模拟中的应用

利用FLUKA程序,对韩国浦项加速器实验室的2.5 GeV电子直线加速器辐射退磁实验系统进行蒙特卡罗模拟,得到了永久磁铁处各种粒子(包括光子、电子、中子及质子)的能谱以及注量的空间分布.根据实验中的束流强度,估算出永久磁铁所受的吸收剂量率和1 MeV等效中子注量率分别为18.7 Gy/s和6.37×107 cm-2·s-1.     

北京正负电子对撞机(BEPC)同步辐射实验西厅3W1光束线周围辐射剂量水平的测定

介绍了北京正负电子对撞机同步辐射实验厅3W1光束线周围辐射的来源和特点、辐射测量方法及测量结果。通过对3W1光束线周围不同位置辐射水平的测量,得出3W1光束线周围的辐射场与BEPC的运行状态密切相关。在正常储存束流阶段,辐射场是一个稳恒的则变化场,辐射水平正比于储存的束流强度;注入阶段,辐射场是一个占空因子很小、辐射水平很高的瞬发辐射场;束流的突然打掉或突然损失会引起辐射水平的突然上升。     

基于金活化片的单球谱仪研制及能谱测量

中国先进研究堆(CARR)H-8水平孔道是提供中子的实验孔道,可以提供稳定的辐射场,对于不同的中子实验,其所需的中子能谱谱形不同,准确测量中子能谱具有重要意义。为测量H-8水平孔道中子能谱,研制一种以金活化片为热中子探测器的被动式单球中子能谱仪,使用MCNP程序对10^-11～15 MeV能区的中子能量响应进行计算,并分析能量响应的合理性。在CARR堆导管大厅对单球谱仪进行测试实验,使用高纯锗探测器测量各金活化片活度,使用UGA(unfolding based on genetic algorithm)解谱程序对实验数据进行解谱计算。结果表明,导管大厅出射中子能量在10^-9～10^-6 MeV范围内,单球中子谱仪可以较为精确的给出中子能谱数据,适用于CARR堆H-8水平孔道中子能谱测量研究。     

keV能区单能中子参考辐射场核反应靶设计

质子轰击中等质量靶核是产生keV能区单能中子的一种常用方法。选择⁴⁵Sc(p,n)⁴⁵Ti反应中子源作为keV能区单能中子参考辐射场的中子源,利用FloWizard软件模拟大束流条件下核反应靶的温度分布,分析了影响靶温度分布的主要因素。利用Target程序模拟核反应靶出射中子能谱,分析了不同材料的散射中子本底。同时精细调节5SDH 2加速器端电压,测量了薄靶（Sc）的激发曲线,测量结果与NPL和PTB的接近。     

用于单粒子效应辐照实验的CYCIAE-100白光中子源研究

中子诱发单粒子效应会影响航空飞行器和地面核设施用电子器件的可靠性。基于质子加速器打靶产生的白光中子束是研究电子器件中子单粒子效应的重要中子源。通过开展辐照实验获取器件中子单粒子效应截面或阈值等信息,能够预测器件在中子辐射环境中的失效率,并为有针对性抗辐射加固提供数据支撑。中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器(CYCIAE-100)通过质子轰击W靶发生散裂反应可以产生具有连续能量的白光中子。本文基于核反应理论,采用蒙特卡罗方法模拟了100 MeV质子与W靶相互作用产生的中子的产额、能谱和角分布,模拟结果表明,平均1个100 MeV质子可以产生0.33个中子;中子能量范围为0～100 MeV,且随着能量的增加中子注量先增加后减小,峰值在1 MeV附近;沿质子束方向中子角分布具有轴对称性,且随着出射角的增加,中子注量先减小后增加,在90°时,中子注量最小。选取0°出射方向的中子束开展单粒子效应实验,采用基于双液闪探测器的中子飞行时间法测量白光中子能谱,获得了能量范围为3～100 MeV的中子能谱,且当质子束为100 MeV/1μA时,在距离W靶15 m处的中子注量率为3.3×10...     

PIN半导体剂量率探测器的研究

利用大面积PIN硅光电二极管作为探测器,对北京正负电子对撞机BEPCI在同步辐射运行、束流注入、束流切断等情况下对撞区的辐射水平进行测量,并分析辐射本底的强度、来源及特点;研究PIN半导体探测器在BEPCI对撞区的工作状况,为第三代北京谱仪BESⅢ的剂量率在线检测奠定基础。     

活化法测量散裂靶中子能谱的实验验证

散裂靶中子的能谱对加速器驱动次临界系统的倍增因数和嬗变率等影响很大,计算表明散裂靶中子谱在MeV能区与裂变中子谱相近。本文利用活化法测量临界装置的泄漏中子谱和中子注量率,提出了用In、Al、Mg、Ti、Au、Zn、Ni、Rh、Fe和Co等活化箔测量散裂靶中子能谱和中子注量率的方案。结果表明,将活化箔在散裂靶中子场中辐照5h,中子注量最高达5×1014 cm-2量级,辐照后1h内取出活化箔,根据半衰期的长短安排测量顺序,可测量散裂靶的中子能谱和中子注量率。     

西安脉冲堆大空间中子辐照实验平台辐射场参数测量

西安脉冲堆于2010年建成了大空间中子辐照实验平台。本文介绍了该实验平台辐射场设计参数、辐射场测量方法和实测结果。采用蒙特卡罗方法计算了实验平台内中子初始谱。利用多箔活化法测量了中子能谱,解谱方法采用遗传算法,并与SAND-Ⅱ解谱方法进行了对比,对比结果较为一致,证明了遗传算法解谱的有效性。应用热释光剂量计测量了γ射线吸收剂量率。测量结果表明,该实验平台辐射场参数符合设计要求。     

中能^12C重离子在Fe等厚靶上核反应的中子产额和能谱

本文调研了由测量和核内级联-蒸发模型理论计算得到的中能区重离子核反应中子发射微分截面数据,并依据这些结果计算给出了单核能为58.3和100MeV 的~(12)C 离子轰击~(56)Fe 厚靶产生的次级中子能谱、角分布和总产额。同时对现有数据做了较为细致的分析,为重离子的防护提供了一些基础资料。     

板状Bi样品泄漏中子和γ谱实验测量与模拟计算

通过飞行时间法,测量了氘氘脉冲中子与不同厚度209Bi样品作用后61°和119°方向的泄漏中子飞行时间谱和泄漏γ能谱,样品尺寸分别为30 cm×30 cm×5 cm、30 cm×30 cm×10 cm和30 cm×30 cm×15 cm。采用BC501A液体闪烁体探测器测量0.8～3.2 MeV能区的泄漏中子飞行时间谱,钾冰晶石探测器（CLYC）测量0.2～0.8 MeV的泄漏中子飞行时间谱和泄漏γ能谱。用MCNP-4C程序对泄漏中子飞行时间谱和泄漏γ能谱进行了模拟计算,²⁰⁹Bi的评价中子核数据分别采用了CENDL-3.1库、ENDF/B-Ⅷ.0库、JENDL-4.0库以及JEFF-3.3库中的数据,模拟结果分别与实验结果进行比较分析,研究结果表明,泄漏中子谱CENDL-3.1库的模拟结果在119°方向弹性峰位置有较严重的低估现象,JENDL-4.0库在1.5 MeV附近（第二非弹能区）有一定高估,而在低能区有明显低估;泄漏γ能谱JENDL-4.0库和JEFF-3.3库的模拟结果与实验结果偏差明显,而CENDL-3.1库符合较好。     

高能同步辐射光源低能束流输运线设计研究

高能同步辐射光源（HEPS）是计划在北京建造的发射度小于60 pm•rad的超低发射度光源。它由1台500 MeV直线加速器、1条500 MeV低能束流输运线、1台500 MeV～6 GeV的能量增强器、2条6 GeV的高能束流输运线、1台6 GeV的储存环以及同步辐射光束线和实验站组成。本文进行低能束流输运线的设计研究。低能束流输运线是连接直线加速器和增强器的束流传输线,在考虑建设布局限制的基础上,对两端的束流包络进行匹配,并将直线加速器产生的束流高效传输到增强器注入点。HEPS低能束流输运线设计时采用了功能分区的设计策略,设计有3个功能区,分别是消色散注入匹配区、光学参数匹配区、输出匹配区。为校正误差对束流的影响,HEPS低能束流输运线设置了8个BPM,水平和垂直各6块校正磁铁用于束流轨道校正,校正后的轨道满足束流传输要求。     

AB-BNCT中子靶物理设计分析

质子加速器适用于为硼中子俘获治疗提供中子源,其中子源强及能谱较反应堆中子源更具可调性。中子靶物理计算分析是加速器中子源设计的基础,为其提供粒子能量、流强等参数需求分析,并为靶体结构尺寸设计、中子慢化和屏蔽分析等提供前端参数。本文利用MCNPX蒙特卡罗程序,通过对质子打靶的中子产额和能谱、靶体能量沉积、打靶后靶材放射性活度和中子出射空间角分布等进行研究,提出能量2.5 MeV质子轰击100～200 μm锂靶的设计,并用模拟计算数据论证其合理性。该设计中子源在1 mA流强质子轰击下,源强可达9.74×10¹¹ s^-1;拟设计15 mA、2.5 MeV质子束产生的中子源,在治疗过程中靶材放射性活度累积最大值约为1.44×10¹³ Bq。     

9MeV直线加速器探伤房防护大门的设计

目前我国最大的9MeV 直线加速器探伤房于1985年2月在上海锅炉厂建成,并于同年8月完成调试,正式投入运行。加速器束流能量分三级,即6、9和11MeV;射线对 Fe 的穿透厚度为40cm;靶安装于探伤房中行车的伸缩杆上,距靶1m 处的空气吸收剂量率为30Gy/h(3000rad/h),靶距防护大门约10—25m(探伤房长30m)。探伤房门框的宽为7.5m,高9.5m;而防护大门的尺寸更大,其结构为钢筋混凝土,重量约350t。     

CSNS/LRBT优化设计及空间电荷效应影响研究

中国散裂中子源（CSNS）直线加速器至快循环同步加速器（RCS）的束流输运线（LRBT）传输80 MeV H^-束流至RCS注入点,由于较小的束流发射度和较高的峰值流强,空间电荷效应在LRBT中的影响非常显著,是引起LRBT中发射度增长和束流损失的主要因素,也是LRBT优化设计中的重要问题。文章利用TRACE 3-D程序进行带有空间电荷效应的twiss参量和消色散匹配,比较研究LRBT不同聚焦结构和不同初始束流分布条件下发射度的增长情况。对于采用Triplet结构作为标准单元的结构,研究发现,通过优化LRBT前端匹配段能有效控制发射度的增长。多粒子模拟跟踪结果表明,峰值流强为15 mA时,现有物理孔径下基本无束流损失发生。对LRBT上散束器的参数和位置进行了优化设计,可减少动量散度和中心能量抖动,优化RCS注入束流参数。     

基于150 MeV电子束的光中子特性模拟分析

高能中子源是研究高能太空宇宙射线中子对人体和电子仪器辐射损伤的必备装置,基于高能电子加速器的光中子源是目前能够提供较高能量白光中子的方式之一。本工作以清华大学先进加速器实验室的激光电子加速器束流参数为基础,借助Geant4对产生的光中子的能量特性、产额特性、角分布特性、时间特性进行了分析。模拟结果表明,Φ2 cm×2 cm的圆柱体Ta靶时,150 MeV电子束流可产生最高能量约为110 MeV、中子产额约为1.2×10~5n/10~7e-、出射时间在0~100 ns之间呈负指数分布的几乎各向同性的光中子。根据拟合的中子能量-出射时间离散指数函数,估算得到对产生的1~100MeV中子,在飞行距离为5m时中子飞行时间的时间分辨率好于2.23%。本工作为该加速器的光中子产生和实验测量工作提供了参考依据。     

基于加速器的硼中子俘获治疗装置束流整形体的设计及其临床参数研究

在硼中子俘获治疗(BNCT)中,束流整形体是BNCT装置产生高品质中子束的关键部件之一,其设计至关重要。本文基于2.5 MeV质子打锂靶产生中子的过程,对加速器驱动的BNCT中子源的束流整形体进行了可行性方案设计,研究了慢化体厚度差异对出口束流品质、头部模型中的剂量分布和临床参数等方面的影响。研究表明,可行性方案设计在30 mA质子束流驱动下,可达到IAEA对束流品质的要求;在本文3种慢化体厚度设计下,随着慢化体厚度的增加,出口超热中子束流强度减小,快中子份额减小,进一步导致优势深度变浅,正常组织最大剂量率减小,治疗时间变长。