基于紧凑型D-D中子源的慢化准直器设计及热中子成像模拟研究

发布时间：2022-12-11 13:21

　　热中子照相作为一种重要的无损检测技术,在航空航天、工业生产、科学研究、国土安全等领域有着重要的应用价值。为了推进热中子照相技术的推广应用,需要发展小型化可移动式中子照相系统。兰州大学已成功研制了紧凑型D-D中子发生器,为发展小型化热中子照相奠定了小型可控中子源基础。D-D中子发生器产生的中子为能量约2.5MeV的快中子,为了利用其开展热中子照相,需要将D-D快中子慢化准直以得到满足需要的热中子束。本论文将:基于兰州大学已经研制成功的紧凑型D-D中子发生器,开展用于热中子照相的慢化准直屏蔽体的模拟研究和设计,为下一阶段发展基于紧凑型D-D中子发生器的小型化热中子照相系统做准备。在总结中子慢化相关理论的基础上,采用MCNP5程序,建立了D-D中子源模型、模拟几何模型和材料模型,针对聚乙烯（PE）、水（H₂O）、重水（D₂O）、石墨（C）等材料,开展了中子输运模拟研究,通过材料对中子的慢化特性研究,确定将选用PE或D₂O作为主慢化体材料,其中PE的厚度应选在5-8cm范围,D₂O厚度应不小于10cm。基于... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 中子照相技术简介
        1.1.1 中子照相原理及分类
        1.1.2 中子照相发展历程
        1.1.3 中子照相技术发展现状
    1.2 中子源综述
        1.2.1 同位素中子源
        1.2.2 反应堆中子源
        1.2.3 加速器中子源
    1.3 中子照相的应用前景
        1.3.1 材料科学研究中的应用
        1.3.2 燃料电池检测
        1.3.3 植物生物学研究方面的应用
        1.3.4 国土安全与违禁品检测
    1.4 论文主要研究内容及结构
第二章 D-D快中子慢化模拟研究及慢化材料筛选
    2.1 中子慢化相关理论
    2.2 紧凑型D-D中子发生器简介
    2.3 蒙特卡罗方法及MCNP程序简介
    2.4 D-D中子慢化模拟及慢化材料的筛选
        2.4.1 D-D源模型建立
        2.4.2 几何模型建立
        2.4.3 模拟计算结果
    2.5 本章小结
第三章 基于紧凑型D-D中子源的慢化准直屏蔽体设计及中子束特性研究
    3.1 热中子照相相关理论及对中子束的要求
        3.1.1 透射式热中子照相原理及对热中子束注量率和能谱要求
        3.1.2 准直器对成像质量的影响
    3.2 热中子照相慢化准直屏蔽体设计结构及模拟模型建立
    3.3 中子慢化准直屏蔽体模拟研究与优化设计
        3.3.1 方案1:基于重水(D_2O)为主慢化体方案及模拟研究
        3.3.2 方案2:基于聚乙烯作为主慢化体方案及模拟研究
    3.4 总结与讨论
第四章 热中子成像初步模拟研究
    4.1 模拟程序Geant4简介
    4.2 成像系统布置及模拟模型建立
        4.2.1 成像系统初步方案
        4.2.2 模拟模型的建立
    4.3 模拟成像结果及讨论
        4.3.1 平行单能热中子束成像模拟结果及讨论
        4.3.2 平行慢化准直中子束成像模拟结果及讨论
        4.3.3 比较研究及相关问题讨论
    4.4 小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
在校期间的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[7]电子直线加速器驱动的光中子源装置的研制[J]. 王宏伟,陈金根,蔡翔舟,林作康,马余刚,张桂林,李琛,方德清,张松,张国强,曹喜光,钟晨,卢飞,曹云,胡瑞荣,金江,胡建辉,陈伟良,黄建平,王纳秀,韩建龙,康国国,杜龙,王玉廷,朱亮,常乐,周晨升.  核技术. 2014(10)
[8]厚靶T（d,n）~4He反应加速器中子源的中子产额、能谱和角分布[J]. 姚泽恩,岳伟明,罗鹏,谭新健,杜洪新,聂阳波.  原子能科学技术. 2008(05)
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硕士论文
[1]基于热中子的瞬发伽马射线活化成像技术的模拟研究[D]. 耿书群.南京航空航天大学 2018



本文编号：3718851