241Am-Be中子源快中子成像研究

中子成像是一种与X射线成像互补的无伤探测技术。快中子比热中子等低能中子具有更强的穿透力而适合更厚材料的检测。但是快中子难于探测使得快中子成像研究直到最近几年才受到人们的重视。同位素和加速器中子源适合发展可移动中子成像无伤检测系统，而且同位素中子源还有发展便携式无伤探测系统的潜能。本文介绍作者利用同位素中子源241Am-Be开展快中子成像研究的初步结果。     

高效率BF3正比探测器阵列的中子探测技术

主要介绍了一种由置于石蜡慢化体内的BF3计数管阵列组成的高效率的中子探测器测量系统．整个系统共包含了8组正比探测器,每组所包含的BFs计数管数目均不同,其总中子探测效率可达3．38％。此探测系统能够广泛应用于中子产额变化范围宽、下限低的脉冲中子源的中子产额测量。     

活化法区分浓缩铀与贫化铀数值模拟研究

铀材料的辐射探测方法是核查技术研究的重要内容,主动法是铀材料探测的有效方法之一.论文利用MCNP程序计算分析了活化法区分浓缩铀和贫化铀的可行性,研究表明通过铀材料的裂变率-慢化体厚度的关系曲线能够判断是贫化铀还是浓缩铀.计算分析了~(252)Cf和14MeV中子源在铀材料探测中的优缺点,结果表明~(252)Cf中子源优于14Mev中子源.最后从测量的角度,重点分析了探测对象--缓发γ射线和缓发中子,分析表明探测缓发中子优于缓发γ射线.     

热中子透射成像转换屏物理设计研究

中子像转换屏是热中子透射成像技术的关键部件，中子像转换屏的参数严重影响空间分辨率和热中子-光子转化效率两方面的特性。采用Geant4程序模拟热中子透射成像的物理过程及透射光子二维图像，建立了基于LiF(ZnS)和LiF(GOS)像转化屏的热中子透射成像模拟模型和Siemens star像指示器模型，利用线扩散函数（Line Spread Function,LSF）计算空间位置分辨率，获得热中子像转化屏厚度与空间位置分辨率、中子-光子转换效率的关系。基于兰州大学紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统参数，推荐选取LiF(GOS)像转化屏的厚度为40μm,LiF(ZnS)像转化屏厚度应选取80μm，热中子透射成像空间分辨率分别可达到45μm和63μm，为基于紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统的研发奠定了技术基础。此外，本工作得到的LiF(GOS)、LiF(ZnS)像转化屏优化参数同样适用于其他热中子成像装置，可为热中子透射成像系统的搭建提供了技术参考。     

CLYC中子-γ复合测量仪设计

为实现CLYC晶体探测器用于中子-γ复合测量,研究了中子-γ脉冲甄别方法,模拟计算了CLYC晶体对中子与γ射线的能谱响应和探测效率,优化设计了快中子慢化体厚度,为CLYC中子-γ复合测量仪研制提供参考.对CLYC中子-γ复合测量仪样机测试表明:对于137Cs源γ能量分辨率为5.2％,252Cf中子源对应的峰位能量为3....     

镝活化法测量低产额脉冲中子

设计一个快中子聚乙烯慢化体，用来慢化加速器的d-T和d-D中子，利用¹⁶⁴Dy(n,γ)¹⁶⁵Dy^m在热中子区极高的反应截面，得到半衰期为75s的¹⁶⁵Dy^m，使用HPGe探测器测量¹⁶⁵Dy^m放出的γ射线。由于测得的γ射线与加速器的中子产额成一定比例，故通过这种方法可测量脉冲中子源的中子产额。     

神龙一号装置产生的共振能区光中子特性模拟研究

中子共振测温具有非浸入式测量、内部温度测量、局部温度分布测量等优点,但高强度脉冲中子源的欠缺限制了其广泛使用。为探讨神龙一号装置作为脉冲中子源用于中子共振测温可行性,用MCNP5软件计算了其产生的光中子特性,得到其光中子产额为1.34×1011个每电子脉冲,宽度约为90ns,采用8cm厚的铀靶产额高达7.47×1012个每电子脉冲,单脉冲中子数只比散裂源小一个数量级。计算了多种慢化剂对光中子的慢化结果,结果显示神龙一号可以作为一个强度较高、脉冲较窄的中子源,可对其用于中子共振测温做进一步研究。     

强流加速器D-Be中子源中子慢化引出研究

为优化成像中子束注量率和能谱,在考虑中子源能谱、角分布、面源结构及靶系统条件下,利用MCNP程序模拟源中子的慢化和输运过程,记录不同模型时慢化体内热中子注量率分布和成像中子束成分。结果表明,聚乙烯更适合用作小型热中子源慢化反射材料;D+束轰击靶面的束斑大小影响热中子在慢化体内的分布,束斑半径在1cm内变化对中子慢化影响较小;增加热中子引出孔道与D+束轴线的夹角能有效提高引出热中子束的纯度。     

MC模拟计算BF3管长中子计数器探测效率

利用MC法对BF3计数管长中子计数器的探测效率进行了模拟计算.分别研究了探测效率与管外慢化体材料及厚度、中子能量、探测距离之间的关系.在模拟参数的基础上,自制了一台长中子计数器,并利用Am-Be中子源对BF3计数管的探测效率进行了实验测量.实验结果表明:模拟结果与实测结果基本一致,本模拟结果为BF3计数管的设计和应用提...     

中子全息术中孪生像消除模拟

在中子全息照相的记录过程中,参考波与物波近似沿同一方向传播至全息屏,并在重建时形成不可分离的原像和共轭像,在特定波长下,两者可能干涉相消,产生孪生像现象。受制于中子探测效率和单色器能量分辨率,目前中子全息成像中孪生像的消除技术尚未得到系统的理论和实验研究。本文采用数值方法对已成功应用于X射线全息孪生像消除的两种全息记录及重建技术展开模拟,讨论基于研究堆的中子全息成像技术实现孪生像消除的可行性,并从实验效率和重建质量出发,对单色器分辨率、波数记录间隔、波数记录范围等关键参数进行定量分析和优化选取。结果表明,在研究堆中子源相对较低的单色器分辨率和较窄的可选能区条件下,通过记录2~4个不同能点的全息图即可获取较理想的中子全息重建结果。     

小型源热中子照相装置准直慢化系统设计

小型中子源中子照相技术具有便携性强,应用范围广的优点,在检测一些较大或难以移动的样品时较固定式(反应堆中子源)中子照相系统具有优势.采用MCNP软件对一小型中子源中子照相装置的热中子准直屏蔽系统进行了理论设计,确定中子慢化体由238U和聚乙烯构成,辅以石墨反射层和硼聚乙烯吸收层,经优化计算,预计成像处热注量率达104 ...     

252Cf裂变γ射线伴随飞行时间法刻度液体闪烁体中子探测效率

宏观检验实验是检验核数据正确性的重要实验方法之一。液体闪烁体中子探测器是中子核数据宏观检验实验中快中子能谱测量的主要探测器,其探测效率曲线的准确性关系到实验结果的精度。本文采用²⁵²Cf中子源的伴随γ射线和飞行时间法测得了液体闪烁体对2.0～10.0 MeV中子的相对探测效率曲线,同时利用飞行时间法和400 kV脉冲中子发生器的d-D反应中子源测得了2.9 MeV单能中子的绝对探测效率。将相对探测效率曲线归一到单能点的绝对效率,得到探测器在这一能区的绝对探测效率曲线。使用蒙特卡罗程序NEFF模拟相同参数的液体闪烁体探测器对10.0 MeV以下中子的探测效率曲线。最后将实验结果与模拟结果对比,结果表明实验得到的探测效率曲线合理、准确。     

可控中子及X射线源测井技术发展现状及趋势

随着核仪器技术的进步以及安全健康的工业发展需求,具有人工可控性的中子源及X射线源逐步在测井领域得到推广应用,为油气等矿产资源的勘探开发提供了关键技术手段。可控中子及X射线源测井技术是以中子发生器或X射线管产生的中子或X射线与地层物质作用,通过探测中子、伽马或X射线从而进行地层孔隙度、密度、油气饱和度和元素含量的测井技术。本文概述了可控中子及X射线源测井技术,回顾了其发展历程;介绍了可控中子及X射线测井技术在数值模拟、仪器研制及数据处理方法方面的研究现状及应用,并展望了可控中子及X射线源测井技术的发展前景,认为未来可控中子及X射线源测井技术可从以下三个方面开展研究:分析不同射线在能量、时间及空间的分布规律,开展探测理论基础研究;联合不同学科优势,开展多类型多模式的新型仪器研制;增强谱数据校正及解析方法研究,开展谱信息综合分析及应用。     

可控中子及X射线源测井技术发展现状及趋势

随着核仪器技术的进步以及安全健康的工业发展需求,具有人工可控性的中子源及X射线源逐步在测井领域得到推广应用,为油气等矿产资源的勘探开发提供了关键技术手段。可控中子及X射线源测井技术是以中子发生器或X射线管产生的中子或X射线与地层物质作用,通过探测中子、伽马或X射线从而进行地层孔隙度、密度、油气饱和度和元素含量的测井技术。本文概述了可控中子及X射线源测井技术,回顾了其发展历程;介绍了可控中子及X射线测井技术在数值模拟、仪器研制及数据处理方法方面的研究现状及应用,并展望了可控中子及X射线源测井技术的发展前景,认为未来可控中子及X射线源测井技术可从以下三个方面开展研究：分析不同射线在能量、时间及空间的分布规律,开展探测理论基础研究;联合不同学科优势,开展多类型多模式的新型仪器研制;增强谱数据校正及解析方法研究,开展谱信息综合分析及应用。     

瞬发中子测井的铀矿井眼实时校正方法研究

在铀资源勘查过程中,相比与传统自然γ测井,铀裂变瞬发中子测井以其"直接测铀"的优势节约了勘探成本,提高了探测效率.但该技术受井眼条件对源中子的慢化与吸收影响较大,必须进行现场校正,才能保证其解释结果的有效性.本文通过蒙特卡罗模拟手段,铀裂变瞬发中子测井探管内采用14 MeV的氘-氚(D-T)脉冲中子源,源距为30 cm...     

脉冲快热中子分析探雷系统的源中子慢化技术研究

脉冲快热中子分析(PFTNA)是一种先进的可对块状物品进行成份分析的无损检测技术,它在探雷中扮演着最终决策的重要角色,但对N元素的探测速度过慢一直是该技术的短板。在PFTNA探雷实验中,为了提升对可疑目标物中N元素的探测速度,采用MCNP5程序为脉冲D-T中子发生器设计了全新的石墨慢化体。模拟计算结果表明,该石墨慢化体的引入可以有效提高脉冲滞空内目标物中慢、热中子注量,从而较大程度地提升对N元素的探测速度。开展了该慢化体慢化效能的验证实验,实验结果与理论计算符合良好,表明中子源石墨慢化体的引入,能明显提升PFTNA探雷系统对N元素的探测速度。     

X射线源针孔成像系统优化设计研究

为提高X射线源针孔成像系统的性能,对成像能区为10~100 keV的X射线源针孔成像系统进行了优化设计研究。综合应用了理论分析和蒙特卡罗模拟的方法,首先根据X射线波长、准直器角响应和X射线穿透效应对针孔成像的不同影响结果设计了可有效控制成像分辨率和成像面积变化的船底型准直器,随后用蒙特卡罗方法对使用该准直器的针孔成像系统进行了模拟验证。结果表明,对于100 keV以下的X射线,经船底型准直器后,成像的空间分辨率和亮斑亮度较稳定,能得到相对准确的X射线源定位、定量信息。     

在线式多球中子谱仪球球干扰模拟研究

为降低在线式多球中子谱仪在测量中同时使用多个慢化球时由于球球干扰导致的测量误差,利用MCNP程序模拟了干扰球半径、探测球半径、球球距离3个因素对球球干扰的影响。综合模拟与实际测量结果,设计了一套慢化球放置方案。实验验证表明:该套方案可将干扰降至可接受水平,可为在线式多球中子谱仪的研制提供理论支持和数据参考。     

TMSR白光中子源能量分辨率函数的模拟研究

白光中子源及飞行时间谱仪的能量分辨率函数描述了谱仪装置测量中子能量的分辨率与所测中子的能量之间的函数关系。能量分辨率函数用于中子共振截面测量实验数据分析，对确定共振峰参数至关重要。本工作利用Geant4蒙特卡罗工具包构建了TMSR白光中子源的中子产生靶系统模型，模拟了中子在靶系统内由产生到溢出靶系统的整个物理过程，获得了不同能群中子从产生到溢出的时间分布。基于RPI能量分辨率函数形式，对时间分布进行拟合分析，获得了一套合适的参数，用于确定TMSR白光中子源飞行时间谱仪的中子能量分辨率函数。     

瞬发裂变中子铀矿测井中超热中子探测器的优化研究

瞬发裂变中子铀矿测井是利用脉冲中子源和超热中子探测器,记录热中子和235U发生裂变反应产生的瞬发超热中子,得到地层含铀量信息的测井方法。为提高仪器中超热中子探测器的探测效率,利用蒙特卡罗数值计算程序MCNP5对中子铀矿测井仪的探测器进行了优化计算研究,得到最优的中子慢化体和中子探测器尺寸组合,并将计算结果用于仪器的改进,取得了满意的实验结果。