中国散裂中子源反角白光中子源准直器的设计与测试

为获得核数据测量所需的束斑形状及较低的实验本底，反角白光中子源需通过准直器对束流进行刮束准直。以中子开关为例，根据相关要求确定了整体的设计方案。通过将挡块一分为二的设计，解决了小直径深孔加工的难题。利用有限元分析软件，优化了真空盒的外形结构及密封方式。针对挡块的工作环境，搭建了可用于真空的高精度耐辐射移动平台。经测试，中子开关的主要技术指标均满足要求，说明设计合理。     

先进裂变核能的关键核数据测量和CSNS白光中子源

在设计加速器驱动的次临界系统（ADS）、核废料嬗变装置及钍基熔盐堆时亟需一些关键核数据,当前核数据库受实验条件或中子能区的限制,存在核数据精度不高甚至少部分核素数据缺失的情况。本文综述了国内外相关的核数据研究和相应的白光中子源情况。基于中国散裂中子源(CSNS)的反角通道白光中子源实验终端的中子束流具有非常宽的能谱（0.01 eV~200 MeV）和很好的时间特性。模拟得到距靶80 m处的实验终端的中子注量率为9.3×10⁶cm^-2•s^-1,1 eV ~ 1 MeV能量间隔内的中子数占总中子数的53%;同时,加速器运行在双束团模式或单束团模式,时间分辨率均在0.3%～0.9%之间,适合开展核数据测量。     

用于CSNS反角白光中子能谱及注量率测量的快裂变室

即将建成的中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)反角白光中子束线可为核数据测量提供高注量率的脉冲白光中子束流,填补我国核数据测量用白光中子源的空白,提高我国核数据测量水平,满足核能、核技术及基础核物理研究对核数据的需求。该束线建成后,其中子能谱及注量率的精确测量将是开展其它物理实验的基础,快裂变电离室因其独特优点被选为中子能谱和注量率测量探测器。通过实验研究了快裂变电离室的粒子分辨性能、时间分辨性能;确定阴、阳极的合理间距为10 mm,据此测得电离室的时间分辨约15 ns;利用235U样品量计算的探测效率与利用伴随粒子法给出的探测效率在不确定度范围内符合,因此可以标定快裂变室的探测效率。通过这些工作,完成了满足反角白光中子束能谱及注量率测量需求的快裂变室的物理设计。     

CSNS简化实验缪子源的靶区物理研究

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)是一台基于散裂反应的大型的多学科研究平台。2018年8月竣工并正式运行。实验缪子源(Experimental Muon Source,EMuS)是CSNS未来规划建设的重要研究平台之一。根据多步发展的规划,简化方案(Baby Scheme)的实验缪子源将优先考虑建设,设计运行功率5 kW。利用蒙特卡罗粒子输运程序FLUKA模拟1.6 GeV高能质子束轰击碳靶过程,研究了废质子束流处理、靶上能量沉积、缪子束的产生和本底及整个靶区的辐射情况和屏蔽方案等。确定了靶室材料为铝合金材料,优化的屏蔽体结构成功将剩余剂量控制在2.5μSv·h-1以下,为周边维护人员提供低放射环境。     

CSNS反角白光中子实验终端本底及中子准直系统模拟计算

散裂中子源可产生白光中子,具有中子注量率高、热功率小、可脉冲化等优点,其应用十分广泛。其中一个重要的应用是核数据测量。目前,中国缺少白光中子源,因此一直没有开展基于白光中子源的核数据测量工作。目前在建的中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)的反角中子束线,在距散裂靶80 m处的中子强度约为9.25×106n·cm-2·s-1,时间分辨率为0.3%-0.9%,能够较好地用于核数据测量工作。本文介绍了该白光中子束线及实验终端的概况,并重点介绍该实验终端本底计算结果、中子准直系统和束斑参数。通过计算结果得出,CSNS反角白光中子源物理终端具有较低的实验本底和较好的中子束斑,可以开展较高精度的核数据测量工作。