长计数器结构设计与性能研究

发布时间：2023-04-27 21:38

　　随着我国核工业迈入新的发展阶段,其所带来的非传统核与辐射威胁问题已愈来愈受到重视。为应对和处置涉核多样化的突发事件,要求核辐射监测装备的保障能力不断提高,对于中子计量标准条件建设的需求愈发迫切。长计数器由于使用较为便捷、工作性能稳定且对γ射线灵敏度低等特性,在国际上已经作为中子注量测量的次级标准仪器,广泛应用于中子标准实验室等辐射场所中。为了满足核爆与核事故中子剂量监测军用需求,需要在1eV¹5MeV范围内准确测量中子注量,商用的长计数器在低能端响应较差,且入射中子能量高于5MeV时能量响应急剧下降,因此,研制设计一套具有较低能量下限且能量响应平坦的长计数器显得尤为必要。本文以单支BF₃热中子正比计数管为基础,设计并研制了一款新型长计数器,并对其性能进行了测试研究。首先,研究总结了长计数器设计的一般规律和方法。由于影响长计数器能量响应的因素较多,且各因素之间关系复杂,本文采用单因素控制变量法,对各影响因素逐一进行分析研究。即利用基于蒙特卡罗方法的MCNP5依次改变单一参数,详细计算分析各结构参数对于能量响应的影响,主要包括慢化体的材料、热中子...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 选题背景
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 研究现状小结
    1.3 主要研究目的及内容
    1.4 论文内容安排
第二章 长计数器工作原理及设计方法
    2.1 中子探测原理
        2.1.1 核反应法
        2.1.2 核反冲法
        2.1.3 核裂变法
        2.1.4 核活化法
    2.2 长计数器基本结构
        2.2.1 热中子正比计数管
        2.2.2 慢化体
        2.2.3 中子吸收层
        2.2.4 空气孔洞
        2.2.5 镉层
        2.2.6 包壳
    2.3 长计数器设计方法
        2.3.1 蒙特卡罗方法
        2.3.2 长计数器蒙卡计算原理
        2.3.3 长计数器蒙卡计算验证
    2.4 中子慢化原理
    2.5 实验室散射中子扣除原理
    2.6 小结
第三章 长计数器结构设计
    3.1 长计数器结构参数对能量响应的影响机理分析
        3.1.1 慢化体对能量响应的影响
        3.1.2 正比计数管对能量响应的影响
        3.1.3 中子吸收材料对能量响应的影响
        3.1.4 中子通道对能量响应的影响
        3.1.5 补偿材料对能量响应的影响
        3.1.6 外壳对能量响应的影响
        3.1.7 结构参数对能量响应的一般规律
    3.2 长计数器优化结果及能量响应性能计算
        3.2.1 长计数器优化结构
        3.2.2 长计数器能量响应性能计算及分析
    3.3 有效中心模拟
    3.4 影锥尺寸设计
    3.5 小结
第四章 长计数器测量系统的搭建与性能测试
    4.1 实验装置及实验条件
        4.1.1 优化后的长计数器原理样机
        4.1.2 5SDH-2串列加速器
        4.1.3 ²⁴¹Am-Be中子源
    4.2 BF₃正比计数管性能测量
        4.2.1 坪长与坪斜测量
        4.2.2 脉冲幅度谱
    4.3 长计数器性能实验测量方法
        4.3.1 ²⁴¹Am-Be中子源测量方法
        4.3.2 加速器中子源测量方法
    4.4 实验测量结果
        4.4.1 ²⁴¹Am-Be中子源
        4.4.2 加速器单能中子源
    4.5 实验结果及问题分析
        4.5.1 实验结果
        4.5.2 问题分析
        4.5.3 实验结果的修正与讨论
    4.6 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
主要简历
致谢



本文编号：3803112