基于蒙特卡罗方法的中子屏蔽材料设计

基于蒙特卡罗粒子输运程序MCNP,设计了一种强度高、密度低、具有优异中子屏蔽性能的新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料,模拟计算了镅-铍（Am-Be）中子源产生中子对该材料的透射率;研究了该材料的中子屏蔽性能与传统屏蔽材料的差异以及不同B4C质量分数对该材料的屏蔽性能影响;根据模拟结果分析了该材料对不同能区中子（慢中子、中能中子、快中子）具有的不同屏蔽性能。研究发现：B4C质量分数为10%的该种新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能,尤其是慢中子屏蔽性能较传统的含硼聚乙烯和Al-B4C合金材料更为优异;但随着B4C质量分数的增大,屏蔽性能提升不明显。结果验证了蒙特卡罗方法用于中子屏蔽材料优化设计的可行性。     

中子在大气中产生氮俘获γ的蒙特卡罗模拟研究

为了精确计算早期核辐射,建立了中子及次级γ在大气中输运的蒙特卡罗计算模型,并利用几何分裂算法与时间分裂算法等减方差技巧提高计算效率,计算得到了距源点不同距离球面上中子与中子次级γ的信息,给出了不同位置不同时间的氮俘获γ能量释放率。开展了氮俘获γ能量释放率的规律性研究,并分析了中子能量对氮俘获γ的影响。结果表明,氮俘获γ能量释放率先随源点的距离增加而增大,在距源点约500 m达到峰值,而后随距离增加指数衰减。氮俘获γ能量释放率在时间上服从指数衰减规律,衰减时间在0.1 s左右。引入表征氮俘获γ辐射强度参数a和特征衰减时间参数τ,拟合得到了不同距离不同时间氮俘获γ能量释放率的快速计算公式。研究表明,氮俘获γ辐射强度、衰减时间及其空间分布均与中子能量密切相关。     

BC501A中子探测器的能量刻度及其在聚乙烯中子学积分实验中的应用

利用标准放射伽玛源（22Na,137Cs）测量了尺寸为Φ5.08 cm×2.54 cm的BC501A中子探测器的脉冲幅度谱,并利用MCNP软件进行了模拟,详细考虑了探测器的几何尺寸、材料、以及能量分辨函数,计算结果很好地再现了实验数据,精确地确定了康普顿边缘的位置,完成了BC501A中子探测器的能量刻度。并采用14.8 MeV的T（d,n）4He中子源对聚乙烯样品开展了中子学积分实验,结果表明,BC501 A中子探测器的能量刻度过程以及聚乙烯中子学积分实验数据的处理过程是完全合理并且可靠的。The pulse-height spectra of the BC501A scintillator (Φ5.08 cm×2.54 cm) were measured using 22Na, 137Cs γ-ray source, in which MCNP simulation was applied. The simulated pulse-height spectra show a good agreement with the measured data considering the geometry, material and energy resolution function of the scintillator. The position of the Compton edge has been precisely determined and an accurate energy calibration of BC501A scintillator was also achieved. An neutronics integral experiment of polythene with 14.8 MeV T(d, n)4He neutron source was carried out. The results indicate that the procedures of the energy calibration experiment of BC501A scintillator and the data analyzing in the polythene integral experiment are reasonable and reliable.