CSNS费米斩波器样机中子狭缝包设计全文替换

费米斩波器是中子非弹性散射谱仪上对中子束流进行单色化的关键设备,其性能影响谱仪的分辨率和计数率。费米斩波器的核心部件是由中子吸收材料和透明材料层叠而成的中子狭缝包,通过狭缝包的高速旋转选出多个单一波长的脉冲中子。中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)正在研制费米斩波器样机,基于样机研制要求设计了三种典型的狭缝包,通过使用McStas软件,模拟验证了设计方案的可行性。模拟结果表明:1)在0.02～0.50 nm的波长范围调整三种狭缝包的转速能够实现2%～10%的分辨率,中子衰减率和狭缝包透射率均能满足要求;2)三种狭缝包在600 Hz工作频率下的最佳入射波长各为0.165 nm、0.040 nm、0.023 nm,分别用于不同的工作波长范围;3)在分辨率较好的长波段,狭缝包可降速使用以提高中子通过率。该研究为CSNS费米斩波器的样机研制提供了物理参数,为下一步的样机狭缝包性能测试,以及非弹性散射谱仪费米斩波器中子狭缝包的设计提供了参考依据。     

CSNS带宽限制中子斩波器系统性能研究

带宽限制中子斩波器是飞行时间型中子散射谱仪上的重要设备之一,其性能的优劣影响着谱仪的测试效率.依靠周期性转动的转盘,带宽限制中子斩波器可用于中子波长范围的选择和脉冲周期重叠背底的滤除,提高信噪比.基于安装在中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)通用粉末衍射仪上的带宽限...     

CSNS中子带宽限制斩波器样机控制系统的设计与实现

中子带宽限制斩波器是中国散裂中子源(CSNS)飞行时间型中子散射谱仪中用于选择特定波段范围中子的装置,其控制系统要求能够实现斩波器相位信号与加速器定时信号同步并完成对斩波器运行状态监控的功能。本文针对控制指标的要求,阐述了控制系统的结构、控制原理及软件设计方案,并对系统控制精度和稳定性进行了分析。     

中子束流第一狭缝调整装置设计

中子衍射测量残余应力通过控制样品前后两个精密狭缝装置来限定入射、出射中子束流的大小（入射和出射束流交叉部分限定了样品内部标样体积的大小）,达到精确测定样品所取标样体积内部的平均应变、应力大小,标样体积最小可至1mm×1mm×mm。     

水平散射几何中子反射谱仪的三盘斩波器设计

为提高水平散射几何中子反射谱仪分辨,希望谱仪前端的中子斩波器能斩出脉冲强度大水平发散度较小的中子脉冲束流,采用新设计的三斩盘斩波器模型,运用Mcstas程序软件考察了不同物理参数下三盘斩波器的中子斩波特性.获得了特定物理条件下相关物理参数对束流强度和发散度的影响关系曲线.计算结果可为水平散射几何中子反射谱仪中三盘斩波器的设计及物理参数的选择提供理论依据.     

耐事故包壳中子经济性分析

福岛核事故之后,核燃料在事故工况下的安全性越来越受到重视,提出耐事故的概念,其中包含耐事故包壳.耐事故包壳可以有效防止锆合金(Zr)包壳可能出现的"锆水"反应,同时在深燃耗或一些极限工况下保持包壳结构的完整性,有效预防核事故.本文以传统压水堆组件锆合金包壳做对照,分析对比了热门耐事故包壳材料的中子经济性,不同包壳厚度下...     

结构设计和磁场对狭缝式脉冲裂变中子探测器的n/γ分辨能力的影响

采用MCNP程序计算了狭缝式裂变中子探测器的结构设计和磁场对n/γ分辨能力的影响。根据探测系统对2 MeV中子的灵敏度,得到了系统的n/γ分辨参数。结果表明,未添加磁场偏转系统时,能够获得的n/γ分辨大于5,满足设计要求。添加磁场偏转系统后,n/γ分辨能力至少提高两个量级。     

事故容错燃料包壳和芯块材料中子学分析

分别使用SCALE软件包和两种近似方法进行组件和堆芯中子学分析,进而对SiC、先进铁合金和钼等事故容错包壳材料以及U_3Si_2、U~(15)N和U-Mo等芯块材料进行中子经济性评价。结果表明:除了SiC外,金属包壳均有显著的中子惩罚,需通过提高燃料富集度或减少包壳厚度进行补偿;高密度芯块如U_3Si_2通常能够提高中子经济性,但由于过高的~(238)U含量,U~(15)N无明显经济性优势。     

压水堆候选耐事故包壳材料的中子经济性分析

对候选耐事故包壳材料304SS、310SS、FeCrAl、APMT和SiC进行中子经济性分析。结果表明,中子经济性由高到低排序为:SiCZrFeCrAlAPMT304SS310SS;为达到与Zr包壳相同的燃耗寿期[60000MW·d/t(U)],铁基合金包壳厚度取0.4mm且保持包壳外径不变时,燃料富集度增加量不超过0.5%,而SiC在包壳厚度不变的情况下富集度降低约0.12%。     

常波长超小角中子散射谱仪设计

为探索常波长模式的超小角中子散射（USANS）谱仪技术,在广泛调研的基础上对USANS谱仪作原理设计,用Simres、NOP程序以及解析方法,进行了单色器/分析器的切槽单晶设计,谱仪前置单色器设计,并计算了谱仪最小Q分辨。结果表明,达尔文平台宽度影响谱仪的最小Q分辨,设计选取的Si单晶几个晶面的角度分辨足可使USANS系统的最小Q分辨达10^-5量级,在单色化的中子导管后端,USANS谱仪使用垂直聚焦单色器并不明显增加样品台注量率,为简化单色器结构及其加工,建议对单色化中子后端的USANS谱仪采用非聚焦前置单色器。     

中子衍射谱仪单色器屏蔽模拟设计

中子单色器的屏蔽好坏直接决定着所属谱仪的性能指标，影响自身及周边谱仪数据获取的质量。因此，单色器屏蔽的模拟和设计在中子散射谱仪建设过程中起重要作用。为满足CARR旁热中子双束孔道Ⅱ上两台中子衍射谱仪——高分辨中子粉末衍射仪（HRPD）和高强度中子粉末衍射仪（HIPD）的实际需要，必须对两台谱仪的单色器屏蔽进行综合考虑，提出初步设计方案，并进行模拟或试验验证。     

中子应力谱仪双聚焦Si单色器设计、模拟与测试

本文对中国先进研究堆中子应力谱仪使用的双聚焦Si单色器进行了设计、模拟和测试。采用SIMRES模拟程序确定了单色器垂直曲率及Si片厚度的最优值,并得到品质因数与散射角、单色器水平曲率和波长的依赖关系。实际测试结果表明,与平板Cu单色器相比,使用双聚焦Si单色器样品处中子强度提高了15倍。     

中子粉末衍射谱仪导管选型设计与计算

由于中子粉末衍射谱仪新导管需要确定选型,用McStas模拟软件计算了不同宽度和超镜因子的三类弯导管对特定波段中子的传输效率,从中选择了三种传输效率较好又满足现场安装条件的弯曲导管做了更进一步的计算,为了比较不同形状导管的性能和对谱仪性能的影响,同时也计算了直导管和锥型导管。五种导管对分辨率影响计算中,最小晶格分辨可达3.5‰左右。综合考虑结果表明,选取弯曲导管比较合适。     

用于中子单色器镶嵌分布测量的γ衍射源设计

用γ衍射法测量中子单色器镶嵌角分布,要求γ入射束具有强度大、单能性好、发散度小等特点。为了满足上述要求,须对γ射线源(金材料)的形状和尺寸进行设计。本工作通过分析束流强度、束流发散度与束斑形状的关系,给出了金材料的矩形设计方案;通过蒙特卡罗计算,分析γ自吸收和γ康普顿散射在不同厚度下分别对束流密度和单能性的影响,给出矩形金材料在x、y、z3个方向的尺寸分别为0.6、6和10mm。用所设计的金材料制成γ源,成功实现了用γ衍射法对Ge单晶中子单色器镶嵌分布的测量。