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基于MCNP程序模拟的14 MeV中子准直屏蔽材料的研究

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东北师大学报（自然科学版） 2006年第4期38卷 59-63页

作者：赵新辉谷德山任万彬刘林茂东北师范大学辐射技术研究所吉林长春130024

利用MCNP程序模拟,计算了3种常见慢化材料(石蜡、聚乙烯、水)和4种金属(铁、铋、铅、钨)对14 MeV中子的作用,并研究了碳化硼含量不同的硼聚乙烯对中子的屏蔽效果.计算结果表明:聚乙烯和石蜡的慢化能力相差不大,且二者均强于水;4种金属... 详细信息

利用MCNP程序模拟,计算了3种常见慢化材料(石蜡、聚乙烯、水)和4种金属(铁、铋、铅、钨)对14 MeV中子的作用,并研究了碳化硼含量不同的硼聚乙烯对中子的屏蔽效果.计算结果表明:聚乙烯和石蜡的慢化能力相差不大,且二者均强于水;4种金属对中子慢化能力由强到弱的顺序依次为:钨、铁、铅、铋;4种金属所产生的特征γ谱显示,铁的γ信号很强,其余三者相差不大,远低于铁的γ计数;碳化硼质量分数为9%时,热中子计数降为0.

关键词： MCNP 中子准直中子屏蔽含硼聚乙烯

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毒品爆炸物检测系统中子准直装置的应用

毒品爆炸物检测系统中子准直装置的应用

作者：任万彬东北师范大学

学位级别：硕士

将无损检测作为反恐、反毒品走私和其他违反国际、国家运输与海关法律的一个重要工具正得到越来越广泛的关注。2001年911事件充分反映出对海陆空各个关口实施可靠、准确、快速检测的重要性。近几十年来,由于世界政治格局的大变动,各种... 详细信息

将无损检测作为反恐、反毒品走私和其他违反国际、国家运输与海关法律的一个重要工具正得到越来越广泛的关注。2001年911事件充分反映出对海陆空各个关口实施可靠、准确、快速检测的重要性。近几十年来,由于世界政治格局的大变动,各种恐怖事件不断发生。特别是美国911事件发生后,各国政府为制止类似事件在本国发生,都更加重视安全保卫和各种危险品的检查、检测工作。在当今的反恐斗争中,海关对行李、包裹中爆炸物和毒品的检查十分重要。毒品、爆炸物中都含有多种相同的化学元素,例如:H、C、N、O等,但它们的含量在比率上各不相同,而且也区别于其它的日常用品。γ射线和中子都有深层穿透物质的能力,且都可以对大小货物进行无损检测。脉冲快热中子分析(PFTNA)是一项利用[n,n′γ]和[n,γ]反应来确定元素含量的一项技术。在核反应中,它们都会释放出特征γ射线,就如同该元素的“指纹”一样,包含着这种元素的特有信息。通过分析特征γ射线能谱便可以确定待测物质的成分和含量,以判定它是否是违禁物品。在毒品爆炸物检测中,有一个难点就是在短时间内准确检测出被检物,例如一个行李包,是多种物品的混合物,而不是单一化合物,各元素的比例已经平均化。因此,检测时需要一瞬间只照射被检物的小块体积单元,在这个小单元中,主要由一种物质组成,检测出该物质中元素的比例近似不变才有意义。达到这种效果的方法就是利用准直的中子束进行检测。设计一套以中子发生器为中子源毒品爆炸物检测系统的中子准直装置,不仅可以减少周围物体对测量结果的干扰,同时对整套系统的辐射防护也有着重要的意义。

关键词： 14MeV中子屏蔽中子准直毒品爆炸物检测

毒品爆炸物检测系统中子准直装置的计算机模拟

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毒品爆炸物检测系统中子准直装置的计算机模拟

作者：赵新辉东北师范大学

学位级别：硕士

基于无损检测的毒品爆炸物探测技术正越来越受到世界各国的关注,该项技术已成为反恐、禁毒的重要工具。由于中子检测法可以对被检物品进行元素分析,加之中子的强穿透力,利用中子技术进行毒品爆炸物检测有着很大的优势,特别是脉冲快热中... 详细信息

基于无损检测的毒品爆炸物探测技术正越来越受到世界各国的关注,该项技术已成为反恐、禁毒的重要工具。由于中子检测法可以对被检物品进行元素分析,加之中子的强穿透力,利用中子技术进行毒品爆炸物检测有着很大的优势,特别是脉冲快热中子分析(PFTNA)技术的发展,使对毒品爆炸物中多种元素诸如C、H、O、N等的定量分析技术更为成熟。为以中子发生器为中子源的毒品爆炸物检测系统设计一套合理的中子准直装置,不仅可以减少周围物体对测量结果的干扰,同时对整套系统的辐射防护也有着重要的意义。 Monte Carlo方法能够逼真地描述随机事件并模拟实验过程,特别适用于其本身就具有随机性的粒子输运问题的计算,该方法已被广泛地应用到了包括中子探测的各种核实验的模拟。MCNP是美国阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室利用Monte Carlo思想开发的一套模拟核实验的通用程序,特别适合粒子输运问题的计算。本文中作者利用MCNP 3B程序对实验中毒品爆炸物检测系统的中子准直装置进行了模拟计算,结果显示:对14MeV中子首先采用金属钨进行慢化,然后外层选取碳化硼质量百分含量8%～10%的含硼聚乙烯慢化材料,可以有效的慢化吸收中子;作者设计的圆柱模型和球模型中14MeV中子沿轴向和径向的变化规律相同,但在准直孔中子计数和相对中子强度变化上圆柱模型要优于球模型。

关键词： MCNP 14MeV中子屏蔽中子准直毒品爆炸物检测

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中子准直实验装置设计

物理实验 2006年第4期26卷 19-21页

作者：任万彬谷德山赵新辉刘林茂东北师范大学辐射技术研究所吉林长春130024

设计了以中子发生器为源的中子准直实验装置,分别做了不同材料准直器的厚度、准直孔大小改变时,从准直孔和孔周围不同位置射出中子的实验,并将实验中得出的数据与理论值相比较,从而确定该实验装置的使用可行性.

关键词：中子中子发生器中子准直

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基于中子照相的准直装置设计

滨州学院学报 2010年第3期26卷 55-57页

作者：刘伟波李明娟马国利滨州学院物理与电子科学系山东滨州256603 滨州学院飞行学院山东滨州256603

阐述了中子照相的基本原理和装置构成,设计了相应的中子准直装置.通过改变准直器的厚度、准直孔的大小,测量准直孔和孔周围不同位置的中子分布.将实验得出的数据与理论值和模拟值相比较,从而确定该准直装置使用的可行性.

关键词：热中子照相快中子照相中子准直装置设计

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反应堆热中子成像装置准直系统模拟设计

反应堆热中子成像装置准直系统模拟设计

作者：李欣东华理工大学

学位级别：硕士

中子成像技术是现有的重要无损检测技术之一,已经在航空航天技术、核工业、军事、考古、农业等领域广泛应用。与X射线成像技术和γ射线成像技术相比,中子成像技术有其独有的特点和优势,因此成为其重要补充技术。但是中子成像技术发展时... 详细信息

中子成像技术是现有的重要无损检测技术之一,已经在航空航天技术、核工业、军事、考古、农业等领域广泛应用。与X射线成像技术和γ射线成像技术相比,中子成像技术有其独有的特点和优势,因此成为其重要补充技术。但是中子成像技术发展时间较短,在很多方面都有待进一步研究和发展。在中子成像装置中,中子准直器的好坏对成像的分辨率、曝光时间有很大的影响,因此中子准直系统的研究与发展是中子成像技术发展的重要内容。本文使用MCNP程序对中子准直系统进行研究和设计,根据目前常见的准直器结构的不足之处,提出准直器的改进结构,在该结构下对中子慢化和准直、杂散中子和散射中子的降低、热中子传输过程的保护、中子γ比的提高进行研究和设计,完成准直器各部分材料和结构尺寸的优化选择和设计。在模拟研究的过程中,以反应堆作为中子源,源的能量分布采用热中子麦克斯韦裂变谱,针对反应堆发射的中子,对准直系统的中子慢化体、中子屏蔽体、孔道衬里、孔道填充气体、γ射线屏蔽体进行模拟设计。模拟研究中,通过对比不同材料、结构尺寸,依次完成准直系统的研究和模拟设计,通过对比视场范围内的中子平均通量、热中子比例、中子γ比和视场范围内外的中子平均通量差,最终确定准直系统的设计方案。最终确定准直系统设计方案以14cm的水为中子慢化剂,准直器入口直径2cm,全长70cm,准直比为35,视场直径12cm。准直器壁体由聚乙烯、碳化硼、铅三层组成,准直孔道由截锥、大半径圆柱体、小半径圆柱体三部分构成,大小圆柱体的半径差在孔道后端形成屏蔽结构,该屏蔽结构厚35cm,其中聚乙烯24cm,碳化硼厚11cm。孔道内壁涂饰硼砂衬里,孔道内填充氦气。该准直系统在视场范围内可获得的最大中子注量率达到2.6cm-2·s-1,其中热中子占74.94%,视场范围外中子注量率比视场范围内低2个数量级,中子γ比达到2.18×1012cm-2·Sv-1,以上参数均可以满足中子成像技术的要求。

关键词：反应堆中子成像中子准直蒙特卡罗方法

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(n,γ)反应实验研究中的中子屏蔽设计

原子核物理评论 2015年第2期32卷 208-211页

作者：黄兴贺国珠程品晶张奇纬周祖英南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 中国原子能科学研究院北京102413

用γ射线全吸收型装置(Gamma-ray Total Absorption Facility,GTAF),可以对中子俘获反应截面进行高精度测量。为了降低实验本底,实验中需要对源中子进行准直和屏蔽,还要对被样品散射的中子进行吸收以减少它们进入探测器后所形成的干扰... 详细信息

用γ射线全吸收型装置(Gamma-ray Total Absorption Facility,GTAF),可以对中子俘获反应截面进行高精度测量。为了降低实验本底,实验中需要对源中子进行准直和屏蔽,还要对被样品散射的中子进行吸收以减少它们进入探测器后所形成的干扰。采用MCNP对中子的准直器、屏蔽体和中子吸收体进行了模拟设计,中子准直屏蔽体材料选用含硼聚乙烯(BC4的质量分数为3%)和铅。准直孔直径为13 mm,长度为500mm,经准直后样品处中子束斑坪顶直径为21 mm。中子吸收体材料选用聚乙烯和碳化硼,吸收体球壳内腔半径30 mm,聚乙烯壳层厚度60 mm,碳化硼壳层厚度10 mm,被样品散射的中子经吸收体后衰减93.7%。

关键词：中子准直中子屏蔽透射率束斑坪顶