脉冲中子全能谱测井闪烁探测器响应特性的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究NaI和BGO晶体探测器对不同γ射线的响应。模拟结果表明,BGO晶体的光电峰和第一逃逸峰对计数贡献大,而NaI晶体的逃逸峰贡献大。对于井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层,模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的非弹性散射γ射线响应能谱,采用不同能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器比NaI晶体探测器测量的C/O（C与O的元素含量比）差值大,但受尺寸的影响不大;采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值比NaI的大得多,且随尺寸的增加差值增大;能量道的漂移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小。     

一个低本底中子探测器的效率计算

一、引言自从M.Fleishman和S.Pons报告了他们实现冷核聚变后,引起了科学工作者的极大兴趣并掀起了热潮,我们于1989年4月也开始了这方面的研究工作。我们采用液体闪烁体耦合到光电倍增管来探测中子。ST-451液体闪烁体为φ10.5cm×5cm的圆柱体,用n-γ甄别技术排除γ射线讯号以降低本底。在设置探测阈窗从1.5～3.5 MeV中子能量时,它的平均本底计数为0.025中子/s,在中子源强度为5中子/s时,     

闪烁纤维中子探测器灵敏度研究

用蒙特卡罗方法研究了1种闪烁纤维中子探测器对不同能量中子和伽玛射线的相对灵敏度，并在实验室对几个能点的灵敏度进行了标定。实验结果表明：理论计算与实验标定的探测器能量响应曲线趋势基本一致，探测器对2．5MeV中子和1．25MeV伽玛射线的灵敏度比值为5．3。利用实验数据对计算值进行校正，可给出探测器能量响应全曲线。     

瞬发裂变中子铀矿测井中超热中子探测器的优化研究

瞬发裂变中子铀矿测井是利用脉冲中子源和超热中子探测器,记录热中子和235U发生裂变反应产生的瞬发超热中子,得到地层含铀量信息的测井方法。为提高仪器中超热中子探测器的探测效率,利用蒙特卡罗数值计算程序MCNP5对中子铀矿测井仪的探测器进行了优化计算研究,得到最优的中子慢化体和中子探测器尺寸组合,并将计算结果用于仪器的改进,取得了满意的实验结果。     

一种新型中子高效率探测器技术研究

根据现有的中子探测器多采用气体探测材料,普遍存在体积大,效率不高和响应时间长的缺点,结合中子探测的最新发展,用蒙特卡罗方法通用软件MCNP(4B版本)对中子探测材料和结构进行了研究,并在此基础上设计出了一种新型中子探测器模型,对它的探测性能进行了数值仿真。该新型中子探测器的设计不论是对民用还是对军用都将有着十分重要的意义。     

基于CLYC探测器的可控源中子孔隙度测井数值模拟研究

利用Cs₂LiYCl₆:Ce(CLYC)探测器替代中子孔隙度测井中的³He中子探测器,已成为石油测井仪器发展的新思路。为探究在中子孔隙度测井中使用新型探测器的可行性,通过蒙特卡罗模拟,研究了CLYC探测器在不同⁶Li纯度和探测器尺寸下的热中子计数通量,同时与不同内部气压下的³He探测器热中子计数结果进行对比;另外根据仪器使用不同探测器时获取的中子孔隙度响应,验证了CLYC探测器的可替换性。研究表明:新型CLYC探测器在⁶Li纯度高、探测器尺寸大时热中子计数效率高;相比于³He中子探测器,热中子探测效率较低的CLYC探测器经过源距组合分析优化后,得到的中子近远比响应结果与³He中子探测器近似,能够有效应用于地层孔隙度获取。     

涂硼MRPC热中子探测器用于补偿中子测井的蒙特卡罗研究

本文利用蒙特卡罗方法模拟了涂硼多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber, MRPC)热中子探测器和3He正比计数管在常规条件和欠平衡条件下的补偿中子测井中的响应。模拟结果表明,使用涂硼MRPC热中子探测器时,得到近远探测器计数随孔隙度而增加,且与使用3He正比计数管时得到的结果基本一致,说明涂硼MRPC热中子探测器可用于补偿中子测井。     

用^252Cf自发裂变中子源刻度中子探测器效率

使用标准的Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ程序计算了几种闪烁中子探测器的效率曲线，同时又用＾２５２Ｃｆ自发裂变中子源中子对效率曲线的低能部分进行了实验刻度。通过实验值对计算值归一把刻度点与计算曲线结合起来，按照实验点的走向修正了计算效率曲线的近阈部分。文章着重叙述实验刻度的技术。     

固体气泡损伤探测器中子探测效率的刻度

在２＊１．７ＭＶ串列加速器上用＾７Ｌｉ（ｐ,ｎ）＾７Ｂｅ、Ｔ（ｐ,ｎ）＾３Ｈｅ、Ｄ（ｄ,ｎ）＾３Ｈｅ和Ｔ（ｄ,ｎ）＾４Ｈｅ核反应产生的２０ｋｅＶ－１９ＭｅＶ单能快中子对中国原子能科学研究院研制的固体气泡损伤探测器进行了刻度。这种探测器可用于中子能谱和中子剂量测量。     

D-T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究了D-T脉冲中子发生器和241Am-Be中子源产生的中子与地层的作用过程,以探讨D-T脉冲中子发生器在随钻中子孔隙度测井中的应用价值。模拟结果显示,使用这两种中子源,热中子计数均随源距增加而呈指数下降;孔隙度较小时,两者的计数差异较小,当地层孔隙度达到40%时,D-T脉冲中子发生器产生的热中子和超热中子计数均比²⁴¹Am-Be中子源高很多,其分布范围也更宽,近探测器的源距选择20～30 cm,远探测器的源距选择约60～70 cm;D-T脉冲中子发生器用于中子孔隙度测井时对地层孔隙度的灵敏度降低,而相同源距条件下探测深度几乎不变。以上结果提示,利用D-T脉冲中子发生器可以进行补偿中子孔隙度测井,在增加源距的同时既可以保证计数统计性,又可以提高灵敏度和探测深度,在随钻测井仪器设计中可以取代²⁴¹Am-Be中子源。     

NaI(Tl)、Ge(Li)探测器对大圆柱体源的效率

本文介绍用蒙特卡洛方法,采用加权技巧计算 NaI(Tl)、Ge(Li)探测器对大体积圆柱形体源的效率。文中首先对计算方法作了简要叙述。然后介绍在 PDP11/34A 小型计算机上用蒙特卡洛方法计算了76×76mm NaI(Tl)晶体对76mm 直径的水圆柱体源的效率,在80—3000keV 能区,计算值与文献值在±1%内一致。对本实验室的一台 Ge(Li)探测器,分别计算了它对 NBS参考物质和水圆柱体源(源半径大于 Ge(Li)晶体半径)的效率,计算中对探测器 N 层和包装外壳等项因素作了修正。实验测定了点源的峰总比,得到 Ge(Li)探测器的峰效率。将 Ge(Li)探测器峰效率的计算值与用~(152)Eu、~(60)Co、~(137)Cs、U、U-Ra 和 Th 标准源测得的实验值进行了比较,在93—2614keV 能区,估计两者在±4%内一致。最后讨论了样品体积与探测下限的关系。     

散裂中子源TMR系统内中子输运模拟及其能谱分析

为了解中国散裂中子源（CSNS）及其输出中子的能量分布等相关信息,利用MCNP程序模拟中子的慢化和输运过程,计算不同情形下的输出中子能谱。结果表明,在退耦合窄化氢（DPHM）中的窄化片向下束流方向（downstream）偏移5 mm时能有效窄化输出的能谱峰,并最大限度减少退耦合氢慢化器的输出中子对退耦合水慢化器输出中子的干扰。     

Neutron excess method for performance assessment of thorium-based fuel in a breed-and-burn reactor with various coolants

Fertile fuel, such as thorium or depleted uranium, can be bred into fissile fuel and burnt in a breed-andburn(BB) reactor. Modeling a full core with fertile fuel can assess the performance of a BB reactor with exact quantitative estimates, but costs too much computation time. For simplicity, performing the recently developed neutron balance method with a zero-dimensional(0-D)model can also provide a reasonable result. Based on the0-D model, the feasibility of the BB mode for thorium fuel in a fast reactor cooled by sodium was investigated by considering the(n, 2n) and(n, 3n) reaction rates of fuel and coolant in this work, and compared with that of depleted uranium fuel. Afterward, the performance of the same thorium-based fuel core, but cooled by helium, lead-bismuth, and FLi Be, respectively, is discussed. It is found that the(n, 2n) and(n, 3n) reactions should not be neglected for the neutron balance calculation for thorium-based fuel to sustain the BB mode of operation.     

基于蒙特卡罗方法的反照中子剂量计刻度

反照中子剂量计通过测量由人体反散射到剂量计中的能量较低的中子来提高探测效率,但其响应会受到中子辐射场条件的影响。不同辐射场在中子能谱、散射条件方面有很大差别,因此,中子剂量计的响应往往需要针对不同的辐射场进行刻度,以建立读数和剂量之间的关系。本文通过使用蒙特卡罗方法对Alnor型反照中子剂量计在不同的乏燃料暂存设施中子辐射场内的响应进行刻度,给出了相对于参考辐射场响应的相对刻度因子。模拟计算结果表明,用于反应堆和线性加速器的刻度因子可以用于Alnor剂量计在乏燃料暂存设施内辐射场的响应进行刻度。     

快中子照相样品散射本底及图像特性的Monte Carlo模拟

模拟了14MeV中子在穿透样品后与闪烁体光纤的作用。对每根光纤中的能量沉积进行了计算,并转换成可见光(496nm)光子数在模拟实验中,分析了影响图像质量的因素。首先计算了散射中子本底与闪烁体和样品(聚乙烯)间距的关系。当间距为厘米量级时散射中子本底对图像的影响很小。其次,计算表明系统对样品的甄别厚度与入射中子总数N有关,在一定范围内近似与logN成线性关系。最后,通过模拟结果给出了理想平行中子束入射情况下系统的平面分辨率。     

脉冲中子全能谱测井数据处理方法及影响因素的模拟研究

C/O能谱测井是确定含油饱和度的主要测井方法,模拟水平井条件下的非弹性散射伽马能谱,研究C/O值与含水饱和度、孔隙度及泥浆侵入深度的关系。而探测器的类型、尺寸、探测效率、能量分辨率、稳谱、能谱的处理方法以及中子对探测器晶体的作用都会对测井结果产生影响。利用蒙特卡罗方法模拟源距分别为30cm和58cm处,且井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层的中子能量分布,通过研究中子对NaI、BGO、GSO和LSO四种探测器的作用及响应关系得到：中子对探测器的作用将使地层流体分辨能力降低。模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的探测器响应能谱,采用不同的能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI晶体探测器的大,但受尺寸的影响不大;但采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI大得多,且随着尺寸的增加差值也增加。能量道的飘移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小     

西安脉冲堆中子照相束捕集器参数研究

本文建立了用改进的活化法与蒙特卡罗计算相结合测量中子反照率的方法。实验中用激活片直接测量了西安脉冲反应堆中子照相捕集器表面不同位置处的中子总通量,计算中用蒙特卡罗MCNP程序计算了各激活片上正反方向的中子通量比;测量值经过理论计算值纠偏后,确立了测量位置处入射和反射中子的通量,从而确定了捕集器表面的中子反照率分布这一重要参数,为在中子和光子混合场下开展中子照相束捕集器参数测量和实验应用提供了参考。     

The design of “multiple energies from one source” in D-T neutron tube

To obtain multiple monoenergetic neutron sources and realize the on-site calibration of radiation monitoring equipment for nuclear-involved places,the structural characteristics and neutron source features of D-T neutron tube were analyzed;Monte Carlo method was adopted to simulate the effect of interaction between typical materials and different energy neutrons;multilayered shielding materials were combined and optimized to acquire the optimal scheme to shield the neutron sources from the neutron tube.On the base,a tapered alignment filtration construction was designed and Monte Carlo method was employed to simulate the effect of alignment construction.The result showed that the tapered alignment filtration construction can create monoenergetic neutrons including14.1 MeV,0.18 MeV and thermal neutrons and demonstrated good monochrome performance which provides multiple monoenergetic sources for the on-site calibration.     

基于中子平衡研究增殖燃料实现CANDLE模式的最优配置

寿期内中子通量、核素浓度和功率分布的轴向形状均保持恒定(Constant Axial shape of Neutron flux,nuclide densities and power shape During Life of Energy produced,CANDLE)是实现原位增殖-焚烧(Breed-and-Burn,BB)模式的一种燃耗策略。CANDLE堆经易裂变燃料或外中子源进行点火,启动后由增殖燃料的燃烧实现自稳运行。若要CANDLE堆自稳运行于k_(eff)=1,必须对堆芯几何及燃料体积分数进行配置优化。最优配置方案可通过蒙特卡罗方法模拟CANDLE堆芯,根据有效增殖因子筛选得出。但该方法需耗费大量的计算时间,若采用1D模型近似模拟,并结合中子平衡方法进行分析,便可大幅节约计算时间,获得具有指导性意义的结果。本文将论证该方法的可行性,并应用该方法估算钠冷贫铀CANDLE堆半径在100 400 cm、燃料体积分数在35%60%变化时的最优配置。