中国散裂中子源多功能反射谱仪屏蔽设计及ADS中子学研究

发布时间：2022-01-10 05:19

　　多功能反射谱仪是中国散裂中子源（CSNS）上首批建设的谱仪之一,多功能反射谱仪屏蔽体的物理设计是工程化设计的重要依据。本论文工作的第一部分是利用MCNPX2.5.0蒙特卡罗模拟程序,通过中子和光子输运的模拟,完成中国散裂中子源多功能反射谱仪屏蔽体的物理设计。通过包含散裂靶-慢化器-反射体模型的中子输运蒙卡模拟,得到了反射谱仪入口处的中子能谱,由此构建了反射谱仪入射中子源项MCNP模型,同时,为了弥补因MCNPX2.5.0程序未考虑冷、热中子的反射所造成的对辐射源项强度低估的缺陷,采用中子光学模拟程序Vitess模拟了反射谱仪中子导管沿途的冷、热中子中子强度和能谱,并作为源项加入到模拟模型中。CSNS多功能反射谱仪体系庞大,如不采取减方差技巧,将无法通过MCNP模拟得到可靠的结果,故采用球形屏蔽几何模型的模拟检验,确定了MCNP模拟中合理的减方差方法。1)建立了多功能反射谱仪中子导管和中子传输段屏蔽几何及材料模型,完成了中子传输线部分的中子光子输运模拟,给出了辐射剂量的空间分布,由此确定了多功能反射谱仪中子传输段屏蔽的物理设计；2)建立了反射谱仪第二中子开关的几何和材料模型,给出了第二中... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
目录
第一章 引言
    1.1 中国散裂中子源及多功能反射谱仪
        1.1.1 散裂中子源简介
        1.1.2 散裂中子源研究现状
        1.1.3 中国散裂中子源简介
        1.1.4 多功能反射谱仪简介
        1.1.5 多功能反射谱仪屏蔽需求
        1.1.6 屏蔽计算中的问题和解决方案
    1.2 ADS工程简介
        1.2.1 ADS简介
        1.2.2 ADS的研究现状
        1.2.3 ADS中子学研究的意义
第二章 反射谱仪屏蔽模拟设计所涉及的相关基础理论和模拟程序简介
    2.1 中子与物质的相互作用
    2.2 光子与物质的相互作用
    2.4 屏蔽设计中的剂量及剂量计算方法
        2.4.1 剂量
        2.4.2 剂量计算方法
    2.5 我国现行的辐射防护标准
    2.6 屏蔽材料
        2.6.1 混凝土
        2.6.2 钢
    2.7 粒子输运蒙特卡洛模拟程序简介
        2.7.1 MCNPX 2.5.0程序简介
        2.7.2 FLUKA程序简介
第三章 多功能反射谱仪模拟模型建立及减方差方法研究
    3.1 多功能反射谱仪屏蔽模拟设计中的问题及处理方法
    3.2 多功能反射谱仪屏蔽几何及材料模型
        3.2.1 中子传输段几何及材料模型
        3.2.2 第二中子开关(shutter-2)几何及材料模型
        3.2.3 散射室几何及材料模型
    3.3 材料的相关说明
    3.4 辐射源项
        3.4.1 耦合液氢慢化器(20K)泄漏中子源项
        3.4.2 沿中子导管泄漏冷、热中子源项
        3.4.3 入射到第二中子开关和进入散射室的冷、热中子源项
    3.5 方差减小方法
        3.5.1 方差减小方法简介
        3.5.2 合理利用方差减小方法的意义
        3.5.3 多功能反射谱仪屏蔽计算中的方差减小方法
第四章 多功能反射谱仪屏蔽体模拟设计
    4.1 屏蔽计算中考虑的工况
    4.2 中子束流传输段屏蔽的模拟与设计结果
    4.3 中子束流传输段屏蔽内低碳钢用量优化
    4.4 第二中子开关关闭时的屏蔽模拟与设计结果
    4.5 散射室屏蔽模拟与设计结果
        4.5.1 束流垃圾桶屏蔽
        4.5.2 散射室屏蔽墙
        4.5.3 散射室门
    4.6 小角散射谱仪对多功能反射谱仪屏蔽的影响
        4.6.1 几何及材料模型建立
        4.6.2 辐射源项与计算方法
        4.6.3 模拟结果与结论
    4.7 多功能反射谱仪屏蔽计算结果检验
        4.7.1 几何模型
        4.7.2 辐射源项和计算方法
        4.7.3 计算结果
        4.7.4 结论
    4.8 多功能反射谱仪屏蔽设计方案
第五章 加速器驱动次临界堆(ADS)中子学研究
    5.1 内容简介
    5.2 源质子效率
    5.3 能量增益
    5.4 径向峰功率因子和轴向峰功率因子
    5.5 非均匀次临界堆与均匀次临界堆的模型比较研究
        5.5.1 模型建立
        5.5.2 模拟结果及讨论
    5.6 中子学参数计算结果
        5.6.1 模型建立
        5.6.2 模拟结果与讨论
    5.7 结论
第六章 ADS屏蔽初步研究
    6.1 内容简介
    6.2 ADS次临界堆模型与中子学参数
    6.3 中子源项与计算方法
    6.4 次临界堆顶部屏蔽体模型与计算结果
    6.5 次临界堆底部屏蔽体模型与计算结果
    6.6 结论
第七章 总结与展望
    7.1 总论
    7.2 展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：3580123