D-T中子探测系统性能研究

作     者：程亮 

作者单位：中国工程物理研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：戴晶怡

授予年度：2007年

学科分类：082704[工学-辐射防护及环境保护] 08[工学] 0827[工学-核科学与技术] 

主      题：中子 探测器 MCNP 标定刻度 不确定度 

摘      要：中子发生器是一种有广泛应用前景的中子源,它主要产生D-D(2.5MeV)或D-T(14MeV)中子。本文利用长计数器、闪烁体探测器、银活化探测器所搭建的中子探测系统,通过对中子测试的物理原理、探测器的结构设计、探测器的使用等几个方面的分析来提高中子探测系统的精度。同时,本文利用蒙特卡罗方法对探测系统进行了模拟,所获得的结果对完善中子探测系统提供了支持,也为探测器的进一步开发提供了参考。 本文利用中子探测系统开展了大量的测试工作,熟悉了探测器的工作原理,并分析研究了关键技术环节。对不同的中子探测器,由于工作原理的不同,探测器的适用条件及获得的参数存在差异。长计数器由于具有能量坪曲线特性,可采用同位素中子源进行标定后,推算出相应能量中子的探测效率,同时长计数器具有良好的抗干扰性,因此被广泛用作中子试验的二次标准仪器,本文便使用长计数来相对标定闪烁体探测器,这种方法充分利用了两种探测器的优点来弥补彼此的不足。 针对中子探测系统,本文采用MCNP软件对探测系统中的探测器进行了初步的模拟计算。在长计数器的探测效率计算中,采用了中子-光子耦合输运模式,得到的结果与实验结果吻合,因此对长计数器的能量坪曲线、有效中心等性能进行了进一步的仿真;同时在此基础上开展了灵敏度较高的阵列式BF探测器的设计和仿真;针对闪烁体探测器的探测效率本文采用了跟踪中子在闪烁体中的能量沉积进行了计算。 此外,本文在对探测系统性能的研究基础上,分析了中子发生器的中子通量测试工作的试验数据,对探测系统中用到的探测器进行了比对,给出了实验数据的不确定度并分析了中子发生器的产额涨落。探测系统中的探测器所给出的结果在不确定度范围内是一致的,而且能很好的反映出中子发生器的产额涨落情况。同时通过蒙特卡罗方法模拟了探测系统的不确定度以及相应测试条件对测量的不确定的影响,所获得的数据对完善中子发生器的中子通量测试系统提供了支持。