论文部分内容阅读
快中子能量高,具有穿透能力强的优势。快中子照相能对较厚物品进行成像检测,具有更为重要的应用价值,采用紧凑型中子发生器开发小型化可移动式快中子照相系统是重要的发展方向。准直屏蔽体设计是需要研究的关键问题之一,本论文基于紧凑型D-D/D-T中子发生器,分别了开展了D-T和D-D快中子照相准直屏蔽体系统的模拟与设计研究。根据D-D/D-T反应产生中子的能谱和角分布数据,以及紧凑型中子发生器的结构和材料,在MCNP中建立了模拟模型,开展了紧凑型D-D/D-T中子发生器中子/γ辐射场的模拟研究。结果显示,紧凑型中子发生器结构材料对中子的慢化、散射和吸收会对中子/γ辐射场产生明显影响,中子发生器中子输出窗方向影响最小,中子通量最高,中子单能性最好。采用MCNP程序,通过中子/γ输运模拟,完成了基于紧凑型D-T反应中子发生器的快中子照相准直屏系统的物理设计,长方体准直屏蔽体外部尺寸为:长248cm×宽178cm×高178cm,采用35cm-Fe+35cm-PE(含8%10B)+4cm-Pb的复合屏蔽方式。开展了中子束特性参数的模拟研究,在样品平面上直径18cm照射野范围内,准直中子束相对于单位源中子的注量约为5.24×10-6cm-2,能量大于10MeV的快中子约占88.17%,中子注量不均匀度约为5.40%,能满足快中子照相对中子注量率的基本要求,准直中子束有较好的平行度。采用MCNP程序,通过中子/γ输运模拟,完成了基于紧凑型D-D反应中子发生器的快中子照相准直屏系统的物理设计,长方体准直屏蔽体外部尺寸为:长164cm×宽96cm×高83cm;采用30cm-PE(含8%10B)+3cm-Pb的复合屏蔽方式。开展了中子束特性参数的模拟研究,样品平面准直中子束相对于源中子的中子注量约为2.42×10-5cm-2,中子和γ注量比值约为8,在直径Φ6cm照射野范围,准直中子束的中子注量不均匀度约为6.55%,满足中子照相中子注量不均匀度不大于8%的基本要求,且准直中子束中主要为能量大于2MeV的快中子,准直中子束有较好的平行度。开展了D-D/D-T中子发生器准直屏蔽体外辐射剂量的模拟研究,结果显示,在D-T中子发生器准直屏蔽体的准直中子出射面,距离屏蔽体一米处的束斑区域中子平均剂量率为2.03×104μSv/h,其他区域的中子平均剂量率为97.86μSv/h,即需要增加准直屏蔽体的厚度。D-D中子发生器准直屏蔽体外一米处的束斑区域的中子平均剂量率为263.62μSv/h,其他区域的中子平均剂量率为7.96μSv/h;屏蔽体的整体屏蔽效果较好。屏蔽体外的γ剂量当量水平较中子低三个量级,在辐射防护标准规定的安全范围内。