D-D 中子发生器n-γ 密度测井的蒙特卡罗模拟研究

根据D-D 反应中子的能谱和角分布数据,建立了中子源模型;根据石灰岩地层标准刻度井群数据,建立了井模型。采用MCNP 程序模拟了井中中子和γ 射线的输运,得到了不同地层密度和不同源距处NaI 探测器中的混合γ 射线能谱和非弹γ 射线能谱。在混合γ 射线能谱2.5~5.0 MeV 能区开窗,研究了开窗区混合γ 射线相对计数随源距的变化关系,确定源距应选择在30~80 cm 范围,给出了密度与混合γ 射线计数之间的非线性关系。研究表明,可以利用D-D中子源的混合γ 射线能谱来实现n-γ 密度测井。A D-D neutron source model was developed according to the neutron spectrum and the neutron angular distribution of D-D reaction. A standard calibration well model was built. The transports of the D-D neutrons and γ-rays in the well were simulated using MCNP code. The mixed γ-spectra and inelastic γ-spectra in the NaI detector were obtained for both different distances from a neutron source and different densities. Mixed γ count in the energy range of 2.5 to 5.0 MeV as a function of distance shows that the NaI detector should be located at a distance of 3080 cm from the neutron source. The nonlinear relationships between the density and the mixed γ count were presented in this paper.It was demonstrated that the energy spectrum of mixed γ rays can realize the n-γ density logging.     

ST401塑料闪烁体的脉冲中子相对光产额评估方法

介绍了脉冲中子在ST401塑料闪烁体上的相对光产额评估方法.采用Geant4蒙特卡罗软件模拟X射线和中子在闪烁体中的输运行为,记录产生的全部带电粒子类型和能量,由公式计算得到相对光产额.给出了不同能量的单个中子和单个X射线入射到1 mm,3 mm,5 mm,1 cm,2 cm,3 cm,5 cm厚ST401的平均相对光产额.在0.3 MeV脉冲X射线源和14 MeV脉冲中子源上开展验证实验,采用相同的图像测量系统记录相对光产额,给出了单个中子与X射线的平均相对光产额比值.模拟结果与实验结果相对误差小于10%.结果可以为宽能谱脉冲中子束图像测量系统的量程安排提供依据.     

MCNP模拟月表关键性元素γ射线与实测结果比较分析

嫦娥一号携带的γ射线谱仪传回大量能谱数据,对其分析与解谱是一个比较复杂的过程。针对此问题,提出按照月表γ射线来源的物理过程,分为月球表面天然放射元素、中子非弹性散射和中子俘获三部分。用MCNP程序模拟其在GRS中的能谱数据,将模拟结果叠加并与实测谱线对比,结果表明,模拟γ谱线能帮助辨识出实测谱线中的部分关键元素,例如~(40)K、~(214)Bi等。     

SiC基中子探测器对热中子的响应

以SiC二极管和中子转换材料6LiF为基础,研制了SiC基中子探测器,并用241Am源与临界装置分别研究了SiC基中子探测器的粒子响应、热中子响应。结果表明:SiC基中子探测器能够满足241Am源粒子的计数测量,但由于SiC二极管灵敏区薄,故不能用于5.48 MeV的粒子能谱测量;SiC基中子探测器对热中子响应良好,不同功率下,脉冲幅度谱中可清晰看到由6Li(n,)3H的反应产物粒子、3H粒子形成的双峰;脉冲幅度甄别法可将射线及电子学噪声甄别掉;在直接测量与符合测量中,SiC基中子探测器的计数率均与临界装置功率成线性关系,且直接测量的线性度比符合测量的线性度好,最好可达0.999 97。研究表明:降低肖特基接触金属的厚度、增加其外延层厚度、提高其外延层品质,可将SiC二极管用于带电粒子能谱测量。     

基于14 MeV中子的烧氚历史诊断模拟研究

针对直接测量16.7 MeV进行烧氚历史诊断所需聚变产额高的情况,模拟研究了利用14 MeV中子与副靶作用产生的非弹伽马进行烧氚历史诊断的情况,计算了几种材料14 MeV中子作用产生的次级伽马能谱以及切伦科夫辐射阈能之上的非弹伽马数目,对副靶材料和厚度进行了选择。计算了14 MeV中子产生的切伦科夫光子时间谱,分析了光电转换器件处伽马、电子以及正电子等噪声信号,分析了气体切伦科夫系统测量统计涨落与聚变中子产额之间的关系,确定了气体切伦科夫系统所适用的最低聚变中子产额,通过测量14 MeV中子与副靶产生的非弹伽马进行烧氚历史诊断较直接测量16.7 MeV伽马可将测量所需聚变中子产额降低2个量级。     

中子学实验近期进展

文章作者采用核活化法和核裂变法实验研究了加速器D-T中子、D-D中子以及~(252)Cf自发裂变中子在纯水泥体上的反射中子,获得了反射中子引起的6种高阈能活化箔的活化反应率以及~(235)U(包镉)和~(238)U裂变反应率.采用反冲质子法测量了4种厚度(4.5,9,18,27cm)聚乙烯板的角度中子谱.获得了聚乙烯铁铍组合壳体内距装置中心0,9.7,12.8和17.3cm 4个位置1MeV以上的中子能谱.采用铝核素标准截面相对测量法,获得了~(175)Lu、~(89)Y核素的(n,2n)反应截面.文章还分析了实验的不确定度.     

一种测量次级中子能谱的新方法

采用双飞行时间法创建了一台非常规快中子飞行时间谱仪,排除了用D(d,n)3He中子源测量8-13MeV能区次级中子双微分截面时源中破裂中子群对次级中子能谱测量的干扰.结合常规快中子飞行时间谱仪的测量,实现了用D(d,n)3He中子源开展8-13MeV中子能区次级中子双微分截面的测量.     

气体放电中的中子、γ和X射线

用气体放电方法研究含氘金属异常现象,测到了强度为10~4n/s的中子。中子的产生人为可控,持续稳定,重复性100％。用NE213测出了能量在1.00MeV—3.00MeV之间的中子能谱。测出了平均能量为(27.6±2.1)KeV的反常X射线。测到了能量约470keV的反常γ射线。     

BGO高能γ探测器性能测定与效率模拟

实验测定了两套新制作的φ75×100 BGO高能γ探测器的能量分辨与时间分辨,根据BGO晶体中Ge的热中子俘获所释放的2条高能γ射线对γ能谱作能量刻度.模拟计算了4—30MeV能量区间BGOγ探测器的全能峰效率、单逃逸率与双逃逸率,计算了入射γ光子在0—30MeV区间均匀分布时BGO探测器的实际计数响应与计数效率随γ光子能量的变化,分析了γ光子在探测介质中的能损向下延展造成的能谱扭曲.     

利用标记中子检测墙体内爆炸物

利用14 MeV标记中子发生器、Φ76mm×76mm硅酸钇镥(LYSO)γ探测器及时间分辨约1.7ns的快电子学系统搭建实验装置,获得了D-T中子作用下空气、墙体10cm和15cm深处以及硝铵和TNT模拟物分别在这些环境中的瞬发γ能谱.计算了~(12)C,~(14)N,~(16)O的元素特征峰计数,并讨论了爆炸物在不同环境下的分辨方式.     

14MeV中子照相中散射中子对成像影响的Monte Carlo模拟

依据实验参数，建立了14MeV快中子照相的物理模型，并利用Monte Carlo方法对照相过程进行了模拟. 分析了经聚乙烯样品散射的中子对快中子图像的影响随样品与探测器间距及样品参数的变化. 计算结果表明，样品与探测器的距离d<5cm时，样品中的散射中子对图像的影响强烈依赖于d，而当d>20cm时，样品散射中子对图像的影响可忽略；当样品密度为3—5g/cm³时散射中子对图像的影响相对最大；样品宽度越大，图像中的散射成分越多，当宽度在3cm以上时散射成分的强度趋于饱和. 关键词： 14MeV中子 快中子照相 散射中子 Monte Carlo模拟     

197Au中子辐射俘获过程中γ射线强度函数与能谱研究

文章假定在复合核首次和级联γ退激过程中，除包含巨偶极共振模式外，还存在^6He,^6Li,^6Be,^7Li和^7Be等粒子集团的激发态的退激过程，并据此建立了包括这些过程的γ射线强度函数，计算了入射中子能量在0．01－3MeV能区的中子辐射俘获反应：197Au(n,γ）的反应截面和γ能谱，得到了与实验数据较好符合的结果，特别是，很好地解释了γ能谱中5．5MeV之后的反常突起。     

特征γ射线谱分析的蒙特卡罗模拟技术

蒙特卡罗方法(MC)是模拟核探测问题的理想方法,用中子照射客体,中子诱发产生非弹γ和俘获γ,通过特征γ射线能谱和时间谱分析,确定客体核素组成和重量百分比.本文基于非弹γ和俘获γ时间门测量技术,给出了脉冲源发射下探测器响应计数公式.在中子与核作用产生次级光子方面,采用期望值估计(expect value estimator,EVE)产光.为了避免大量小权光子模拟带来的计算存储量增加,设计了EVE产光与直接估计(direct estimator,DE)产光耦合.仅增加少量计算时间,便实现了特征γ射线解谱.数值模拟在自主MC软件JMCT上开展,计算结果初步验证了方法的正确有效性.     

30MeV/u 40Ar+natAg反应中中等质量碎片的发射源

在6°─110°范围内测量了30MeV/u的⁴⁰Ar轰击^natAg靶产生的中等质量碎片(3≤Z≤16)能谱,利用运动源模型拟合能谱,并详细讨论了类弹、类靶和中速这三种源的特性及其随角度和中等质量碎片电荷的变化规律.从前角区中等质量碎片的符合测量中得到关联测得的两个中等质量碎片分别来自于两个发射源,即一个来自于类弹源,另一个来自于中速源的几率占绝大多数.     

CSR的辐射防护

CSR(cooling storage ring)按计划将于2005年底建成调束,届时从¹²C到²³⁸U的重离子将可以分别被加速到900和400MeV的能量. HIRFL(兰州重离子加速器Heavy Ion Research Facility in Lanzhou)将 用作CSR的注入器. 为了CSR的屏蔽设计,本文利用现有的实验数据计算了由于束流损失产生的中子及其能谱、角分布,同时也估算了屏蔽体外表面的中子剂量、环境中子剂量及天空返照中子剂量. 在源项计算中使用了400MeV/u ¹²C+Cu反应的中子产额、能谱、角分布的实验数据. 计算表明, CSR对环境剂量影响最大的是天空返照中子.     

n+46—50, natTi全套中子数据评价

在入射中子能量为10-5 eV—20 MeV的范围内,对n₊46—50, natTi的全套数据进行了评价。首先, 在10-5 eV— 0.3 MeV的能区, 选取了合适的共振参数来描述共振, 并且做好了平滑区与共振区的连接。同时,详细分析了20 MeV以下n+46—50, natTi的各个反应道测量截面以及出射中子双微分截面谱、 能谱的实验数据。根据对实验数据的分析并且结合理论模型的计算结果,完成了对n+46—50, natTi的全套中子数据评价。所有的评价结果都分别与实验数据、 JENDL 3.3和JEFF 3.1的评价数据进行了比较。     

n＋^46—50,natTi全套中子数据评价

在入射中子能量为10^-5eV—20MeV的范围内,对n＋^46—50,natTi的全套数据进行了评价。首先,在10^-5eV—0.3MeV的能区,选取了合适的共振参数来描述共振,并且做好了平滑区与共振区的连接。同时,详细分析了20MeV以下n＋^46—50,natTi的各个反应道测量截面以及出射中子双微分截面谱、能谱的实验数据。根据对实验数据的分析并且结合理论模型的计算结果,完成了对n＋^46—50,natTi的全套中子数据评价。所有的评价结果都分别与实验数据、JENDL-3.3和JEFF-3.1的评价数据进行了比较。     

用多群蒙特卡罗方法计算快中子核临界keff和通量密度

 用多群蒙特卡罗方法对快中子核裂变系统进行了临界计算。有效增殖因子keff的计算值与实验结果符合。计算所得中子通量密度的空间分布在球形裂变系统中随半径增大单调下降。中子通量密度的能量分布在由高浓缩铀组成的活性区内呈单一能量极大值,其对应能量对于裸球核裂变系统和具有反射层裂变系统分别为0.35MeV和0.25MeV,而在由天然铀组成的反射层中在0.1MeV附近出现能量双峰。由通量密度所得中子能谱在无反射层球形裂变系统中随半径增加变硬,在有反射层球形裂变系统中随半径增加变软。     

中国散裂中子源反角白光中子束流参数的初步测量

中国散裂中子源(CSNS)已于2018年5月建设完工,随后进行了试运行.其中的反角白光中子束线(Back-n)可用于中子核数据测量、中子物理研究和核技术应用等多方面的实验.本文报道对该中子束的品质参数测量实验过程以及最终实验结果.实验主要采用中子飞行时间法,利用~(235)U,~(238)U裂变室和~6Li-Si探测器测量了中子能谱和中子注量率,又利用闪烁体-互补金属氧化物半导体探测系统测量了中子束斑的剖面,得到了该束线的初步实验测量结果.其中白光中子的全能谱测量范围eV—100 MeV,给出了不确定度分析;给出了中子注量率两个实验厅位置的满功率值;给出了白光中子在直径60 mm情况下的全能区束斑.通过与模拟结果的比较探讨了以上结果的合理性,并提出了改进计划.这些实验结果为以后该束线的核数据测量和探测器标定实验奠定了基础.     

中重核中子辐射俘获γ射线强度函数研究

假设退激过程中除包含巨偶极共振模式外还存在⁶He,⁶Li,⁶Be,⁷Li和⁷Be等粒子集团激发态的退激过程.本文对这一物理假定作了进一步分析.利用据此建立的包括这些过程在内的γ射线强度函数,计算了在核素⁹³Nb,¹⁸¹Ta和天然元素Ag上入射中子能量在0.01—5MeV能区以及在核素¹⁹⁷Au上入射中子能量在0.01—10MeV能区的中子辐射俘获反应截面和γ能谱,得到了与实验数据较好符合的结果.特别是可以较好地解释γ能谱中5.5MeV之后的反常突起.这表明,上述物理假定适用于中重核中子辐射俘获反应.