BNCT中子源用RFQ加速器

 分析了加速器作为硼中子俘获治疗(BNCT)中子源的优势，提出以射频四极场（RFQ）加速器作为BNCT用中子源的首选机型。对该RFQ的参数进行了选择，利用质子轰击锂靶近阈反应产生的前冲中子束能散低、散角小的优势，设定RFQ最终能量为1.9 MeV。采用“匹配均温”设计方法进行了此强流质子RFQ的束流动力学设计，并对设计方案进行了传输模拟，在入口归一化均方根发射度为0.25 mm·mrad、流强为100 mA时，束流传输效率为99.3％。选择合适厚度的锂靶，经过整形即可得到满足BNCT治疗需要的中子束。     

Be(d,n)反应中子源能谱测量及应用

 利用中子飞行时间技术和BC501A液体闪烁探测器的粒子分辨特性,测量了0°方向、20 MeV氘束轰击厚金属铍靶反应产生的中子源能谱,测量的中子能谱范围为0.7～25.0 MeV。在60°方向放置芪晶体闪烁探测器,由刻度好的BC501A液体闪烁探测器归一校正后,用于中子源强度监测。利用Be(d, n) 反应中子源,采用单粒子灵敏度标定方法,实验标定了0.75~15.75 MeV能量范围内的薄膜闪烁探测器中子能量响应曲线,实验结果与蒙特卡罗模拟计算结果在8%的不确定度范围内一致。     

厚靶D（d,n）^3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布

给出一种计算氘钛厚靶D(d,n)3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布的方法,并发展了一个计算机模拟程序,程序能够计算氘束流能量小于1.0 MeV的中子源的产额、能谱和角分布.计算时使用推荐的D(d,n)3He反应截面数据和来自SRIM-2003程序的氘在氘钛靶中的阻止本领数据.给出一些典型计算结果,包括中子积分产额、中子能谱和角分布.     

快中子束应用研究现状

在中子物理中,一般将能量大于1MeV的中子称为快中子。它可以从裂变堆、同位素中子源获得,也可以由各种加速器获得。考虑到便于应用、降低费用等因素,目前多由小型加速器产生快中子,其中14MeV 中子源居多数。     

改进型Andersson–Braun中子雷姆仪对0.025eV–45.4MeV中子的能量响应

描述了一种适用于高能粒子加速器周围杂散辐射场测量的改进型Andersson-Braun中子雷姆仪的原理与结构. 利用国内外多种类型的中子源装置,进行了中子能量从0.025eV-45.4MeV的注量率能量响应实验,实验表明,这种改进型Andersson-Braun中子雷姆仪,对能量大于20MeV中子的响应,比普通Andersson-Braun中子雷姆仪有明显的改善.     

以中子作外源的假想核弹头主动探测

通过对不同入射能量的中子在假想的核弹头中的输运计算,分析了弹头中的裂变材料芯部的核裂变、各层对中子的吸收和(n,xn)反应以及出壳中子随角度的变化,论证了以外中子源(不随时间变化的外源)对弹头作主动探测的可行性.通过对14 1MeV脉冲中子源和产生的缓发中子在模型中的输运计算,分析了用脉冲外中子源产生的缓发中子探测核弹头的可行性.     

高灵敏度区域中子监测仪探测效率曲线模拟

中子监测仪对不同能量中子的探测效率是其重要的性能指标,直接影响其测量值的可信度与使用效果。针对中国科学院高能物理研究所生产的高灵敏度区域中子监测仪（HANM型）,利用蒙特卡罗软件模拟其探测效率曲线,模拟结果表明该仪器探测效率随能量增加,先上升后下降,其探测效率最高值在1 MeV附近。通过改变模拟条件中的射线入射方向,对比探测效率曲线趋势变化,验证该型仪器的探测效率曲线趋势的可靠性。在此基础上,分别利用D-D,D-T加速器产生2.5 MeV和14 MeV单能中子,对探测效率曲线进行校准与验证,最终获得此型仪器的探测效率曲线。     

12MeV直线感应加速器轫致辐射靶靶面回流离子测量

强流直线感应加速器（LIA）能够产生2—3kA、10-20MeV、约80ns（FWHM）的强流高功率的脉冲电子束，经过数十米的传输、聚焦成毫米量级的束斑后打击到轫致辐射靶上，来产生高剂量的X光。同时电子束打靶使靶面沉积大量的能量导致靶面的温度骤然升高，引起靶表面物质或杂质（如碳、氢、水蒸气与靶材料等）被汽化电离而产生等离子体。强流电子束在靶前附近产生的强空间电荷电场（场强可达MV／cm）把离子从靶面拉出，以逆着电子束的方向前进，被称为回流离子。人们提出回流离子与电子束发生作用，会导致电子束被提前聚焦，在预定的靶面形成散焦。     

厚靶低中能9Be(d,xn)反应加速器中子源特性研究

利用PHITS程序评价计算了厚靶9Be(d, xn)反应加速器中子源的能谱和角分布数据，重点讨论了JQMD、INCL和INCL/DWBA三种核反应物理模型计算厚靶9Be(d, xn)反应中子辐射场分布的适用性。研究结果显示，基于INCL/DWBA耦合模型的PHITS程序计算所得到的厚靶9Be(d, xn)反应中子能谱和角分布数据能够较好地与实验数据符合，可以为厚靶9Be(d, xn)反应中子源特性研究及应用提供较为准确的中子辐射场数据。此外，设计了水冷大面积旋转铍靶的方案，并在5~25 MeV/5 mA入射氘能量下条件下，开展了靶面温度模拟研究，结果显示，靶面最高温度可控制在100 oC以下。     

Geant4在CR39叠层探测器中的应用

利用Geant4程序计算了多种不同组合CR39叠层探测器的中子能量响应函数,研究结果表明,中子能量响应函数曲线的半高宽和探测下限分别由聚乙烯的厚度和吸收片的厚度决定,峰值由聚乙烯和吸收片的厚度共同决定。利用加速器准单能氘氘中子源进行辐照实验,获得了4种不同叠层组合探测器的2.45MeV中子探测效率,并与计算曲线进行了比较,结果吻合较好,验证了Geant4程序计算结果的可靠性。     

基于多反应通道的高产额激光中子源实验研究

基于超短超强激光的短脉冲中子源是实现超快中子探测的理想中子源。如何提升中子产额是目前短脉冲激光中子源实现应用需求亟需解决的关键问题。提出基于靶背鞘场加速机制和束靶反应方案,采用LiD复合组分靶作为中子转换体,可以有效提升激光中子产额。与常规的LiF转换体相比,除了p-Li和d-Li两个反应道之外,LiD转换体可以多出p-D和d-D两个反应道,因此可充分利用激光加速的质子和氘离子的多反应通道优势来提升中子产生概率。实验结果表明,相比于LiF转换体,LiD转换体可带来中子产额2～3倍的提升,达到5.2×108 n/sr的最高中子产额,并具备更好的前冲性。实验还区分了多反应通道的贡献,证明中子产额提升主要来自于p-D反应。     

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.     

塑料闪烁体中子探测效率及相对发光产额的标定

利用加速器中子源研究了用于标定塑料闪烁体中子探测效率及相对发光产额的实验技术 ,在四川大学原子核科学技术研究所 2 .5MeV静电加速器上 ,利用T(p,n)和D(d ,n)核反应作为中子源 ,在 0 .6—5MeV中子能区对直径为 40mm ,厚度为 5mm的 1 42 1塑料闪烁体的中子探测效率及相对发光产额进行了测定.A method used for the calibration of neutron efficiency and the relative photo yield of plastic scintillator is studied. T(p,n) and D(d,n) reactions are used as neutron resources. The neutron efficiencies and the relative photo yields of plastic scintillators 1421 (40 mm in diameter and 5 mm in thickness) are determined in the neutron energy range of 0.655—5 MeV.     

利用GEANT4研究轻带电粒子诱发反应出射中子双微分产额

轻带电粒子诱发反应产生次级中子的研究对于加速器屏蔽设计和优化具有重要意义。利用Geant4程序结合INCL、BIC、BERT物理模型分别计算了33 MeV的d核、65 MeV的3He核和4He核轰击厚的碳、铜和铅靶在轻带电粒子诱发反应产生次级中子的研究对于加速器屏蔽设计和优化具有重要意义。利用Geant4程序结合INCL、BIC、BERT物理模型分别计算了33 MeV的d核、65 MeV的3He核和4He核轰击厚的碳、铜和铅靶在$0^{\circ}$，$15^{\circ}$，$45^{\circ}$，$75^{\circ}$和$135^{\circ}$等方向出射中子的双微分产额，并与实验数据进行了比较。研究表明，对于33 MeV的d核诱发的核反应，INCL模型的计算结果基本上再现了碳靶和铜靶的实验数据，但高估了铅靶直接过程产生的中子。BIC模型和BERT模型的计算结果没有重现弹核削裂过程对应的宽峰。对于65 MeV的3He核诱发的核反应，三个模型的计算结果均未能重现前向角弹核削裂过程产生的中子，但在$15^{\circ}$，$45^{\circ}$，$75^{\circ}$和$135^{\circ}$上三个模型的计算结果与实验数据符合较好。对于65 MeV的4He核诱发的核反应，INCL模型的计算结果与碳靶和铜靶的实验数据符合较好，但低估了铅靶的中子产额。BIC模型和BERT模型的计算结果低估了碳靶的实验数据，且在大角度上略微高估了铅靶的实验数据。     

E_p≤3GeV质子入射铅、铋引起的中子产生双微分截面的模拟(英文)

加速器驱动次临界系统(ADS)液态Pb-Bi散裂靶的设计中,需要可靠的理论计算工具精确地预言几个GeV能量范围的质子引起的散裂反应产生的各种粒子和核素。利用蒙特卡罗模拟软件包Geant4计算研究了800 MeV至3 GeV质子入射铅、铋材料引起的中子产生双微分截面。比较了Geant4不同物理模型得到的模拟结果与现有的实验数据。其中,Geant4的QGSP BERT和QGSP INCL ABLA物理模型模拟结果很好地再现了实验数据。本工作证实了Geant4蒙特卡罗模拟软件包适合用于能量高达3 GeV的质子入射铅、铋引起的中子产生双微分截面的模拟计算。     

100 MeV强流质子回旋加速器束流调试靶系统

中国原子能科学研究院正在建造一台100 MeV,200 A的强流质子回旋加速器,需要使用束流调试靶来调试加速器,为此设计了一套束流功率为20 kW的质子束调试系统。对该系统的束流输运线、靶材料的选取、靶结构、水冷计算、屏蔽结构等作了介绍。给出了整条束流输运线的匹配计算结果;通过对质子打靶后的中子产额、角通量、靶的活化等方面的比较,最终选用铝作为靶材料;根据加速器引出束流能量和功率,设计了分层式靶结构,同时对靶进行了水冷计算;打靶产生的出射粒子平均能量较高,导致产生的辐射剂量很大,考虑到对环境与工作人员的影响及费用,需要对其进行局部屏蔽,给出了屏蔽计算结果及屏蔽结构的设计。     

中子管非中子产物性质

采用两只经过标定的ST401闪烁探测器,测量了脉冲中子管的中子产额,在其中一只探测器前端增加铅板屏蔽,1 cm的铅屏蔽使探测器输出减少了18.20%,在加速器中子源上进行的类似实验表明,0.5 cm的铅使探测器的输出减少了2.90%。对两个中子源上测量的情况进行了蒙特卡罗模拟,加速器实验与模拟符合较好,脉冲中子管实验差别较大。对实验和模拟的情况进行了分析,结果表明:中子管除产生中子外,还会产生数量较多的轫致辐射X射线,这些X射线对准确测量中子管中子产额将造成不良影响。     

中子反应总截面测量系统关联不确定度的模拟

在15 MeV电子加速器驱动的白光中子源装置上进行了铍材料的中子总反应截面测量,测量结果与已有实验数据和ENDF/VII.1数据库的评价数据基本符合。为了得到由于加速器束流波动、飞行路径测量、靶厚度测量以及获取系统死时间等引起的测量系统的关联不确定度,利用Geant4模拟软件对整个实验装置、实验过程进行了模拟,经过对模拟中使用的中子反应总截面与模拟计算得到截面的比较分析,得到了实验系统关联不确定度的估计值。在模拟中采用了局部区域增加权重的方法来降低模拟运算时间。对模拟得到的中子飞行时间谱与实验测量得到的飞行时间谱进行了比较,并且对探测器处的中子产额也进行了比较,以此来验证模拟程序的可靠性。     

应用MORSE程序计算中子的天空反散射

用中子源模拟粒子加速器，以MORSE程序分析计算由于天空反散射引起的中子剂量当量的变化规律，揭示了天空反散射的实质，计算结果可供加速器或核设施环境评价和防护设计使用．计算模型采用将中子源置于空心圆柱体中，圆柱体分为有顶盖屏蔽和无顶盖屏蔽两种情况．中子源能量分别为2.38MeV、14Mev和巨共振中子．中子源为各向同性．此外，还分析计算了不同的发射立体角和不同散射介质的影响．     

对γ不灵敏的PIN脉冲中子探测器

将PIN半导体制作成特殊组合结构的PIN脉冲中子探测器,利用三通道装置产生的γ脉冲和中子发生器DT反应产生的14MeV中子脉冲对探测器进行了研究.结果表明:PIN脉冲中子探测器对脉冲γ辐射不灵敏,对脉冲中子辐射的灵敏程度依赖于中子辐射转换靶,探测器的信噪比达到30∶1,是一种在中子、γ混合脉冲辐射场中测量脉冲中子的新型探测器