铅散裂中子靶物理特性研究

利用蒙卡程序DCM/CEM对ADS标准散裂中子靶进行了计算。计算了长0.6 m,直径0.2 m的圆柱形208Pb靶,在0.1～1.6 GeV的质子轰击下,Pb靶发生散裂反应产生的中子产额及表面的中子注量、能谱分布以及靶内能量沉积分布,解释了以前的实验结果。计算结果与文献数据、实验数据进行了比较,符合良好,对进一步进行ADS堆芯设计具有较好的理论指导意义。     

加速器驱动的次临界系统散裂靶泄漏中子谱研究

为研究加速器驱动的次临界系统（ADS）散裂靶的散裂中子学特性,采用Geant4计算不同能量质子轰击铅铋靶产生的泄漏中子产额、能谱、轴向积分分布。模拟得到1 GeV质子对应的靶的优化尺寸及优化后泄漏中子谱,计算结果可为ADS散裂靶件和堆芯设计提供参考。     

ADS熔盐散裂靶中子学性能研究

与传统加速器驱动次临界系统（ADS）采用金属靶作为散裂中子靶的设计不同,加速器驱动次临界熔盐堆（AD-MSRs）采用靶堆一体的设计,直接使用燃料熔盐作为散裂中子靶。由于熔盐靶的中子学性能直接影响AD MSRs的能量放大系数、核废物的嬗变和核燃料增殖的效率,所以本研究基于MCNPX程序,详细计算了高能质子轰击氟盐和氯盐两种熔盐靶产生的散裂中子产额、散裂中子能谱、能量沉积分布以及散裂产物等中子学性能,并与液态Pb和铅铋共熔体（LBE）两种液态金属靶进行了对比。计算结果表明,熔盐靶在散裂中子产额上与液态金属靶有一定的差距,但熔盐靶内能量沉积分布的梯度较小,更有利于靶区的热量导出。与液态Pb和LBE靶相比,熔盐靶的散裂产物中包含更多的气体以及高质量数的α发射体核素。     

ADS熔盐散裂靶中子学性能研究

与传统加速器驱动次临界系统(ADS)采用金属靶作为散裂中子靶的设计不同,加速器驱动次临界熔盐堆(AD-MSRs)采用靶堆一体的设计,直接使用燃料熔盐作为散裂中子靶。由于熔盐靶的中子学性能直接影响AD-MSRs的能量放大系数、核废物的嬗变和核燃料增殖的效率,所以本研究基于MCNPX程序,详细计算了高能质子轰击氟盐和氯盐两种熔盐靶产生的散裂中子产额、散裂中子能谱、能量沉积分布以及散裂产物等中子学性能,并与液态Pb和铅铋共熔体(LBE)两种液态金属靶进行了对比。计算结果表明,熔盐靶在散裂中子产额上与液态金属靶有一定的差距,但熔盐靶内能量沉积分布的梯度较小,更有利于靶区的热量导出。与液态Pb和LBE靶相比,熔盐靶的散裂产物中包含更多的气体以及高质量数的α发射体核素。     

用DCE/CEM和LAHET软件计算ADS标准散裂靶的比较

利用蒙卡程序DCM／CEM和LAHET对加速器驱动的次临界系统ADS标准散裂中子靶进行了计算。长为0．6m、直径为0．2m的圆柱形^208Pb靶在0．15—1．6GeV的高能质子轰击的情况下,利用两软件对质子在靶内的能量沉积、Pb靶发生散裂反应产生的中子及靶内和表面的中子注量、中子能谱分布等进行了比较计算。结果表明：两者模拟结果在中能区(0．8—1．0GeV)符合很好,但在质子能量较高或较低时,两者略有差别。     

散裂中子靶能量沉积研究

利用SHIELD程序研究了中高能质子入射在长0．6m、直径0．2m的圆柱形铅靶上的第入射质子产生的能量沉积。同时计算了靶材料分别为Be、C、Al、Cu、Pb和贫化铀的每个射质子产生的能量沉积沿轴向分布。计算结果与实验数据符合很好。分别对束流为10mA、能量为1．5Ge质子点入射、散焦入射散理解靶能量沉积引起的靶内功率密度分布进行了研究。     

活化法测量散裂靶中子能谱的实验验证

散裂靶中子的能谱对加速器驱动次临界系统的倍增因数和嬗变率等影响很大,计算表明散裂靶中子谱在MeV能区与裂变中子谱相近。本文利用活化法测量临界装置的泄漏中子谱和中子注量率,提出了用In、Al、Mg、Ti、Au、Zn、Ni、Rh、Fe和Co等活化箔测量散裂靶中子能谱和中子注量率的方案。结果表明,将活化箔在散裂靶中子场中辐照5h,中子注量最高达5×1014 cm-2量级,辐照后1h内取出活化箔,根据半衰期的长短安排测量顺序,可测量散裂靶的中子能谱和中子注量率。     

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。     

AB-BNCT中子靶物理设计分析

质子加速器适用于为硼中子俘获治疗提供中子源,其中子源强及能谱较反应堆中子源更具可调性。中子靶物理计算分析是加速器中子源设计的基础,为其提供粒子能量、流强等参数需求分析,并为靶体结构尺寸设计、中子慢化和屏蔽分析等提供前端参数。本文利用MCNPX蒙特卡罗程序,通过对质子打靶的中子产额和能谱、靶体能量沉积、打靶后靶材放射性活度和中子出射空间角分布等进行研究,提出能量2.5 MeV质子轰击100～200 μm锂靶的设计,并用模拟计算数据论证其合理性。该设计中子源在1 mA流强质子轰击下,源强可达9.74×10¹¹ s^-1;拟设计15 mA、2.5 MeV质子束产生的中子源,在治疗过程中靶材放射性活度累积最大值约为1.44×10¹³ Bq。     

用不同程序模拟计算ADS散裂靶结果的比对(英文)

利用不同的程序对ADS散裂靶进行了模拟计算。用SNSP,SHIELD,DCM\CEM(Dubna Cascade Model\Cascade EvaporationMode)和LAHET等程序计算了长60 cm,直径20 cm的圆柱形铅靶,分别在800,1000,1500 and 2000 MeV的质子轰击下所产生的泄漏中子产额和能谱分布。模拟结果与实验数据进行了比较,对泄漏中子产额而言,SNSP模拟的结果与实验符合较好,SHIELD,DCM\CEM和LAHET计算的泄漏中子能谱分布比较一致。     

150 MeV加速器驱动的反应堆系统固态金属靶优化研究

对150MeV加速器驱动的反应堆系统的固态靶进行了优化，就靶的几何设计、靶中泄漏中子产额、泄漏中子能谱及靶中能量沉积问题进行了研究。提出了钨饼与水组成的组合靶的概念，在中子产额影响较小的情况下，较好地解决了固态靶散热问题。     

Consideration about the Single-neutron Microbeam Facility

A conception of the single-neutron microbeam facility was put forward in this paper. The specific particle (e.g. H^ , ^2d^ or α ) bombarding a specific target can generate neutron, when the particle energy is more than a threshold (e.g., H^ energy is more than 2 MeV). And if the specific beam spot on the target is very small, the neutron beam along the direction of the specific beam spot will be very small too. If the neutron beam is weak and a neutron detector is mounted after the specific neutron collimator, the single- neutron will be obtained. Therefore, if the specific target and the neutron detector are installed after the proton accelerator and the microbeam system, the single-neutron microbeam will probably be obtained.     

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。     

150MeV质子入射固态金属靶性质研究

对150MeV质子入射钨、铅和铅－铋合金固态金属靶的性质进行了研究。就靶的几何设计、靶材料选择、150MeV质子入射靶中子产额和从靶中泄漏的中子产额、泄漏中子的能谱和空间分布、靶的放射性活度累积以及靶的辐射损伤进行了研究。     

基于加速器的硼中子俘获治疗装置束流整形体的设计及其临床参数研究

在硼中子俘获治疗（BNCT）中,束流整形体是BNCT装置产生高品质中子束的关键部件之一,其设计至关重要。本文基于25 MeV质子打锂靶产生中子的过程,对加速器驱动的BNCT中子源的束流整形体进行了可行性方案设计,研究了慢化体厚度差异对出口束流品质、头部模型中的剂量分布和临床参数等方面的影响。研究表明,可行性方案设计在30 mA质子束流驱动下,可达到IAEA对束流品质的要求;在本文3种慢化体厚度设计下,随着慢化体厚度的增加,出口超热中子束流强度减小,快中子份额减小,进一步导致优势深度变浅,正常组织最大剂量率减小,治疗时间变长。     

T(d,n)4He强流中子发生器的中子能谱和角分布模拟计算

采用将厚靶分割成薄靶的方法对厚氚钛靶、260keV氘束流能量条件下T(d,n)⁴He反应中子源的能谱和角分布进行计算。以分割法计算得到的能谱和角分布数据为基础,建立了D-T中子源Monte-Carlo模拟抽样模型,在考虑中子发生器各元件材料及实验大厅墙壁对快中子的慢化、散射和吸收的条件下,采用MCNP程序对兰州大学3×10¹²s^-1强流中子发生器260keV氘束流能量下的中子能谱和角分布进行了模拟,给出了模拟结果。为检验模拟结果的可靠性,与实验测量能谱进行了比较,Monte-Carlo模拟谱和实验测量谱基本符合。