基于3.5 MeV射频四极质子加速器硼中子俘获治疗装置的束流整形体设计

在硼中子俘获治疗(BNCT)装置中,束流整形体(BSA)的作用是将中子源产生的快中子束流慢化至超热中子能区(0.5 eVE10 keV),并尽可能减弱快中子、热中子和γ射线的成分,同时保证中子的方向性,其设计与优化是BNCT装置设计工作的核心内容之一.本文采用3.5 MeV,10 mA的质子束轰击锂靶,由核反应~7Li(p,n)~7Be产生的中子为源项,针对BSA的慢化体材料和结构、γ屏蔽层和热中子吸收层的厚度等参数进行蒙特卡罗模拟设计与优化.研究发现,采用Fluental和LiF两种慢化材料间隔2 cm层状堆叠的三明治BSA构型,在保证快中子剂量成分(D_f/φ_(epi)),γ剂量成分(D_γ/φ_(epi))和热中子比例φ_(th)/φ_(epi)满足IAEA-TECDOC-1223报告推荐要求的同时,在BSA出口处超热中子注量率优于单独使用Fluental和单独使用LiF的BSA设计.BSA出口处修正的Synder人头几何模型中的剂量分布计算结果显示:上述三明治构型的深度剂量分布与单独使用Fluental材料构型的结果基本相当,优于单独使用LiF构型,表明Fluental和LiF层状堆叠的三明治BSA构型是一种可行的BSA结构.     

铀材料快中子多重性测量方程推导

随着国际核裁军的深入推进,针对核材料的属性认证愈发受到关注.快中子多重性测量技术作为一种无损检测技术,采用闪烁体探测器进行测量,在军控核查体系中发挥着越来越重要的作用.目前对于钚材料的快中子多重性测量方法发展较为成熟,对于铀材料的快中子多重性分析模型和测量方程还处于发展中.为建立铀材料的有源快中子多重性测量方程,本文在中子多重性分析方程推导过程的基础上,根据铀钚材料二者物理过程的区别,不考虑(α,n)反应,考虑快中子散射串扰的影响,利用概率母函数完成铀材料快中子多重性测量方程的推导.在此基础上,为检验测量方程的有效性,利用Geant4搭建一套3×8的井型探测系统进行模拟测量.通过分析对比耦合系数与增殖系数的拟合函数关系、多重计数率、质量求解偏差,证实了测量方程的可靠性和准确性,对快中子多重性技术的发展具有重要意义.     

离线测量钍快中子裂变反应率方法

钍快中子裂变反应率是钍铀燃料循环中的重要数据.为了测量基于聚变-裂变混合能源堆包层概念设计的钍样品在宏观中子学装置中的钍快中子裂变数据,发展了钍快中子裂变率的离线活化γ测量方法.通过测量232Th裂变碎片85mKr的β衰变产物85Rb发射的151.16 keV特征γ射线,并结合钍裂变产额数据,获得了钍样品装置中232Th裂变反应率的分布.详细介绍了此方法的原理和影响因素,并利用14 MeV的D-T中子源在贫铀球壳中开展了校验实验,实验不确定度为5.3%—5.5%.采用MCNP5程序和ENDF/B-VI及ENDF/B-VII数据库模拟计算的结果与实验结果在实验不确定度内基本符合,这证明该方法能够有效地模拟装置中232Th裂变反应率.     

快中子照相中的点扩展函数计算

 快中子照相中，基于反冲核原理探测快中子的有机闪烁体平板是普遍采用的快中子辐射转换体。模拟了D-T中子垂直入射BC400闪烁体平板，计算了不同厚度平板闪烁体的点扩展函数，对14.1 MeV快中子照相中闪烁体固有分辨率随厚度的变化进行了研究。计算结果表明，在不考虑二次中子与闪烁体作用及背景噪声等情况时，点扩展函数几乎不依赖于闪烁体厚度。同时，计算还表明在一定的分辨率范围内，由于荧光收集效率的限制，闪烁体厚度增加并不会改善图像对比度。     

厚闪烁体内次级中子对快中子图像质量的影响研究

利用编制的快中子照相数值模拟程序(FNRSC)模拟计算了入射中子能量为14 MeV时,厚度5—300 mm闪烁体内次级中子对快中子图像质量的影响,结果表明闪烁体厚度d<50mm时,次级中子对图像的影响强烈依赖于闪烁体厚度,而当d>50 mm时,次级中子对图像的影响趋于饱和.将文献中利用蒙特卡罗中子-光子输运程序(MCNP)计算的次级中子对图像影响和文中计算结果进行了对比,给出了二者存在差异的主要原因：次级中子分布对入射中子空间分布的强烈依赖性;能量沉积和荧光输出这两种计算方法对 关键词： 14 MeV中子 快中子照相 次级中子 Monte Carlo模拟     

不同顺序中子/γ辐照对双极器件电流增益的影响

利用CFBR-Ⅱ快中子反应堆(中国第二座快中子脉冲堆)和60Co装置开展不同顺序的中子/γ辐照双极晶体管的实验。在集电极-发射极电压恒定条件下,测量了双极晶体管电流增益随集电极电流的变化曲线,研究不同顺序中子/γ辐照对双极晶体管电流增益的影响。分析实验结果发现,集电极-发射极电压一定时,集电极电流极低情况下电流增益退化比较大,随集电极电流增加电流增益逐渐减小;就实验选中的两类晶体管而言,先中子后γ辐照造成双极晶体管电流增益的退化程度大于先γ后中子辐照,而且PNP型晶体管比NPN型晶体管差异更明显。本文进行了双极晶体管电离/位移协同辐照效应相关机理的初步探讨。     

射线减弱系数的能谱测量法

本文叙述了用能谱法测量物质对Ｘ或γ射线的减弱系数的原理及优点．给出了很宽能区内，标准单质材料铅、铜、铝，中国人体某些器宜，体模材料，热释光元件等的测量结果．     

基于FLUKA计算压力容器快中子注量的可行性研究

基于知识产权的考虑,通过与蒙特卡罗程序MCNP计算结果比对,研究使用FLUKA程序替代MCNP程序进行反应堆压力容器快中子注量计算的可行性。通过修改和调用子程序对次级粒子堆栈进行操作,解决了关闭裂变中子这一关键问题,FLUKA程序的计算结果与MCNP程序的计算结果相对偏差在5%以内,符合得较好,证明使用FLUKA程序替代MCNP程序用于计算反应堆压力容器快中子注量在技术上是可行的。     

丰中子同位素189W β－衰变的新γ线

本文报告了用快中子轰击天然Os靶,化学分离后,通过对W样品的γ单谱和时间序列谱的分析,发现了11条以前未知的¹⁸⁹W的新γ射线     

新型袖珍式γ、中子剂量率监测器

为了使放射性工作人员随时随地了解自已在γ、中子混合场中工作时所处的辐射环境, 以免受到不必要的或不允许的照射, 设计了这种新型袖珍式剂量率监测器. 它采用硅PIN光电二极管作为探测元件, 可监测1mrem/h级的γ剂量率和10mrem/h级的快中子剂量率. 本文给出了这种监测器的研制结果, 描述了它的探测器、电路、结构和性能.     

Energy optimization of a regular macromolecular crystallography beamline for ultra‐high‐resolution crystallography

A practical method for operating existing undulator synchrotron beamlines at photon energies considerably higher than their standard operating range is described and applied at beamline 19‐ID of the Structural Biology Center at the Advanced Photon Source enabling operation at 30 keV. Adjustments to the undulator spectrum were critical to enhance the 30 keV flux while reducing the lower‐ and higher‐energy harmonic contamination. A Pd‐coated mirror and Al attenuators acted as effective low‐ and high‐bandpass filters. The resulting flux at 30 keV, although significantly lower than with X‐ray optics designed and optimized for this energy, allowed for accurate data collection on crystals of the small protein crambin to 0.38 Å resolution.     

快堆中子学计算程序NECP-SARAX的改进与验证

NECP-SARAX是西安交通大学NECP团队开发的用于快中子反应堆的中子学程序系统。为准确处理快中子反应堆中中等质量核素散射共振以及非弹性散射导致的复杂的中子慢化效应,SARAX程序最初采用连续能量的蒙特卡罗方法计算中子能谱从而获得堆芯计算使用的有效多群截面。由于蒙特卡罗程序计算效率低,且在低能量段统计偏差较大,提出采用基于点截面的超细群方法计算中子慢化能谱,避免了蒙特卡罗方法产生参数时存在的缺陷。堆芯计算采用多群中子输运,通过优化简化几何建模,改进了程序的实用性。采用多种微扰方法计算堆芯各种反应性系数,提出了基于中子输运微扰理论的虚拟密度方法以计算堆内组件变形导致的反应性变化。在进行堆芯瞬态计算时,采用了点堆和改进准静态两种方法,可用于一般快堆和快谱ADS的典型事故分析。OECD发布的一系列快堆基准题测试表明,SARAX程序在快堆计算中具有良好的精度,达到了与国外著名快堆程序相当的水平。有效增殖因子与连续能量的蒙卡计算结果相比偏差在300 pcm以内。同时,由于引入了虚拟密度理论和三维时空动力学模型,程序功能更加完善,可以更好地满足快堆工程设计的需求。     

Monte Carlo simulations for 20 MV X-ray spectrum reconstruction of a linear induction accelerator

To study the spectrum reconstruction of the 20 MV X-ray generated by the Dragon-I linear induction accelerator, the Monte Carlo method is applied to simulate the attenuations of the X-ray in the attenuators of different thicknesses and thus provide the transmission data. As is known, the spectrum estimation from transmission data is an ill-conditioned problem. The method based on iterative perturbations is employed to derive the X-ray spectra, where initial guesses are used to start the process. This algorithm takes into account not only the minimization of the differences between the measured and the calculated transmissions but also the smoothness feature of the spectrum function. In this work, various filter materials are put to use as the attenuator, and the condition for an accurate and robust solution of the X-ray spectrum calculation is demonstrated. The influences of the scattering photons within different intervals of emergence angle on the X-ray spectrum reconstruction are also analyzed.     

The effect of fast neutrons on the conductance of single-crystal silicon

The dependence of variation of the specific conductance of single-crystal silicon on the fast neutron fluence is calculated. The results of calculations are compared with the experimental data obtained in two channels of an IRT-T reactor with different neutron spectra. These experimental data are also discussed. The fast neutron fluence was controlled using threshold sulfur activation detectors. The specific electrical resistance was measured by a 4-probe method. The calculation data are in good agreement with experiment and show that the variation of the specific conductance due to exposure to fast neutrons is in direct proportion to the fluence of these neutrons. The proportionality coefficient depends on the neutron spectrum, but is independent of the initial specific conductance. In so doing, it makes no difference, whether silicon was previously irradiated or not.     

拉曼散射在共振及近共振时的条件：广义短时间近似

研究了频率失谐时共振拉曼散射的动力学过程．当入射光子能量远离共振吸收能量时,时域内的失相使散射过程变快．这使得频率失谐如同照相机的快门功能,具有规律的散射持续时间,为普通的稳态测量提供了控制散射时间的有效工具．基于这个理论对两个多模式模型系统以及反式-1,3,5-己三烯和鸟嘌呤-胞嘧啶Watson-Crick碱基对分子的共振拉曼光谱进行了研究．除了这些特殊的物理效应,快散射机制可以简化光谱,同时使散射理论得到简化．当入射光子频率在共振区域时,拉曼光谱中会出现较强的多倍频成分;当入射光子频率与第一共振吸收频率之间的失谐量为振动能量时,在快散射过程中,这些多倍频成分逐渐消失．因此,利用入射光子与共振频域的失谐可以明显地简化拉曼光谱,从复杂光谱中去除多倍频和软模的影响,并且可以避免共振态的解离和荧光衰减引起的干扰．     

快中子堆n，γ混合场中γ光子注量的测量研究

用热释光探测器对快堆堆外n,γ混合场进行了区分测量，结果表明：该方法可有效的检测出n,γ混合场的γ成分；为了更较精确地测量快堆n，γ混合场γ光子注量，提出了采用新配方的热释光探测器LiFTLD(6LiF,７LiF各占50%)与6LiFTLD成对使用的方法.考虑到LiFTLD对中子吸收剂量的响应存在LET效应，对LiF(Mg,Cu,P)TLD进行了中子响应的LET效应因子RLET的实验测定(RLET≈005)，在此基础上，对６LiF 7LiFTLD的成对使用测量快中子堆的n,γ混合场中光子注量的方法进行了实验研究.实验结果表明，混合场中的中子在7LiF(Mg,Cu,P)中产生的热释光量(TL)占n,γ产生的总TL的81%—171%.实验结果表明该方法是行之有效的.为钝化中子谱的不确定性所致的影响，进一步提高γ光子注量测量结果的精度，提出了采用新配方的LiFTLD(6LiF,7LiF各占50%)与6LiFTLD成对使用测量快堆n,γ混合场γ光子注量的方法.     

Effets produits par l'irradiation avec des neutrons et avec des rayons gammas sur la série jaune et la série verte du spectre d'absorption excitonique de la cuprite

The effects of irradiations in a reactor and in a Cobalt 60 source on the green and yellow series of the excitonic absorption spectrum of cuprous oxide are studied. In the reactor irradiation experiments, the effects of fast neutrons are separately studied from those of thermal neutrons and of gamma rays. It is shown that the perturbations of the absorption spectra of Cu₂O by fast neutrons are very similar to those produced by an external electric field. They are also similar to those produced by quenching which creates probably internal strains. Charged defects occur probably in the crystal during bombardment and these charged defects produce an internal electric field and strains. It is not possible to study separately the effects of the electric field and the effects of strains. The electric field can be evaluated by comparison of its effects on the excitonic spectrum with those of an external field. An evaluation of the rate of creation of defects by fast neutrons in the crystal is deduced. It is also shown that the effects of gamma-rays are very different from those of fast neutrons. It is possible with gamma-ray irradiations to decrease residual internal fields which may exist in a crystal.     

Calculated analysis of experiments in fast neutron reactors

In this paper, the results of computational simulation of experiments with the MK-I core of the JOYO fast neutron sodium-cooled reactor are presented. The MCU-KS code based on the Monte Carlo method was used for calculations. The research was aimed at additional verification of the MCU-KS code for systems with a fast neutron spectrum.     

衰减瓷对同轴磁控管起振过程的影响

通过建立X波段同轴磁控管模型,对起振过程进行PIC模拟,结果表明:当衰减瓷损耗角正切大于0.010时,起振过程中可能受干扰模影响,但均能正常工作;当选用损耗角正切为0.001或不具有衰减性能的材料时,磁控管可能无法正常工作。因此同轴磁控管中需要选用损耗角正切大于0.010的电介质材料。进一步对该磁控管进行冷态微波特性模拟研究,重点分析了磁控管主模、N/2-1干扰模在不同参数衰减瓷下的品质因数,模拟结果表明衰减瓷位置合理,当损耗角正切大于0.010时,对N/2-1模的吸收效果明显改善,验证了PIC模拟的结论。     

行波堆深燃耗的计算特点

行波堆属于新概念堆型,卸料燃耗深度可达400 GWd/tHM,是现有快堆的3~4倍、压水堆的6~8倍,较高的卸料燃耗深度对堆芯物理分析工具计算正确性提出挑战。基于此,以KYLIN-1程序为基础,从能谱、裂变产物核素重要性、燃耗计算误差累积等方面探究行波堆深燃耗计算特点。对典型行波堆六角形组件分析结果表明:低富集度铀组件寿期初、末能谱差别较大,采用单一权重谱制备的多群截面库用于其燃耗计算时,无限增殖系数偏差较大;为保证行波堆深燃耗计算的正确性,燃耗链应包含重要的70种裂变产物核素;行波堆深燃耗计算时,由于燃耗步增多累积的误差较小,无限增殖系数偏差每燃耗步约为0.001%。