D-T中子发生器慢化及屏蔽系统的蒙特卡罗模拟研究

发布时间：2024-10-05 07:56

　　中子活化分析作为一种快速无损的检测手段,可以通过中子和物质相互作用产生的伽马射线的能量和计数对被测物质进行定性和定量分析,已应用在煤质分析,爆炸物检测和中子治疗等领域。东北师范大学研制的NG-9型D-T中子发生器是一种小型加速器中子源,能够产生14 Me V能量的快中子,最大产额为4×108 n/s。我们基于NG-9型中子发射头的材料和规格,使用蒙特卡罗模拟方法对中子发射头的屏蔽结构和热化结构进行了设计,对中子源的应用具有参考意义。在中子发生器运行过程中,中子发射头周围必须进行屏蔽,以保护操作人员免受中子和伽马射线辐射的损伤。在本研究中,我们使用MCNP5软件构建一个具有活化室和相应六个周围房间的普通建筑物。在活化室内,对中子发射头周围屏蔽结构进行设计,并预留空腔进行中子活化分析实验。为了确保周围房间中子和光子的总剂量率在可接受的剂量范围内,对几种屏蔽结构的设计进行了评估。结果显示,最优设计下操作人员的年操作时间可达到至少4056小时。由于氘-氚聚变反应产生的14 Me V中子通常需要被慢化进行热中子活化分析实验,我们另外设计了一套基于NG-9型D-T中子发生器的快中子束热化装置。首先建...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
第二章 中子发生器辐射防护和MCNP方法
    2.1 中子和中子源
    2.2 NG-9型D-T中子发生器
    2.3 中子和伽马射线与物质的相互作用
    2.4 辐射与辐射防护剂量标准
    2.5 MCNP方法概述
    2.6 MCNP运行结构
        2.6.1 输入文件
        2.6.2 输出文件及可靠性
第三章 D-T中子发生器屏蔽系统设计
    3.1 中子厅模型建立
    3.2 D-T中子发生器周围屏蔽体设计
        3.2.1 D-T中子发射头的MCNP模型
        3.2.2 单层中子伽马屏蔽结构
        3.2.3 双层中子伽马屏蔽结构
        3.2.4 中子屏蔽墙结构
    3.3 不同操作条件下年操作时间分析
第四章 D-T中子发生器快中子束热化装置设计及其防护
    4.1 热化装置实验平台搭建和MCNP模型建立
    4.2 实验和模拟结果对比分析
    4.3 热化装置MCNP优化模型的建立
    4.4 热化装置参数的MCNP优化
        4.4.1 中子发射头和慢化体相对位置优化
        4.4.2 慢化体材料及规格优化
        4.4.3 倍增体的优化
        4.4.4 反射体的优化
        4.4.5 准直体的优化
    4.5 热化装置性能分析
        4.5.1 输出面热化效率与中子通量结果分析
        4.5.2 热化装置和初始实验装置测量样品分析
    4.6 热化装置屏蔽设计
第五章 总结与展望
    5.1 本文研究总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间公开发表论文及著作情况



本文编号：4007725