CMRR冷中子源中子物理参数模拟计算

为给中子导管中子输运与屏蔽计算提供输入参数,建立冷中子源(Cold Neutron Source,CNS)模型,制作正氢与仲氢蒙特卡罗(Monte Carlo N particle transport code,MCNP)截面数据库,计算了慢化室内不同穿透深度的中子注量率变化趋势、冷中子(Cold Neutron,CN)孔道入口处中子角分布与冷中子增益、中子导管入口处中子角分布与中子注量率空间分布。结果显示,液氢慢化剂使中子束内冷中子有显著的增益,随着中子在CN孔道内的传输中子束的准直性大大提高,为下一步开展中子导管计算提供了重要参考数据。

临界装置实验大厅散射中子分布研究

采用蒙特卡罗方法,通过MCNP5程序对实验大厅内不同散射体产生的散射贡献及散射中子分布进行了计算。结果表明,散射中子强度随离开临界中子源距离先呈减小趋势,在接近大厅墙壁处则出现增加,呈现明显的"W"形状。同时设计并验证了模拟结果的正确性,结果表明模拟计算与实验测量结果的趋势相同,证明了计算结果的可靠性。

中子辐射损伤等效性研究的半导体器件选择方法

半导体器件的中子辐射效应是开展辐射损伤等效性研究的一个重要实验途径,为获得精密的辐射损伤等效系数,需要对半导体器件进行选择。在半导体器件基本选用原则的基础上,从微观机理到宏观工程应用方面阐述了器件类型的确定依据,通过实验摸索出器件性能选择条件,从器件的质量、批次、参数一致性等方面提出了改进措施,形成了比较全面的半导体器件选择方法,具有应用价值。采用该方法挑选出3DG121C双极晶体管应用于某快中子临界装置与CFBR-II堆之间的辐射损伤等效性研究,获得了等效系数为1.19,满足现阶段抗辐射加固及中子辐射效应评价需求。提出了下一步等效性研究的器件选择方向。

中子单色器模拟分析研究

为研究单色器对中子能谱的选择规律，本文利用MCSTAS程序模拟分析了机械速度选择器与晶体单色器几个特征参数对中子能量选择影响。分析结果显示经机械速度选择器单色选择中子注量率要下降1～2个量级，而晶体单色器要下降2～3个量级。因此，对于单色化要求比较高选用晶体单色器，对于实验时间要求较高的选用机械速度选择器。

14 MeV快中子照相用光纤转换屏研究

快中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的关键部件。光纤转换屏是一种新型的快中子照相转换屏,较大程度兼顾了光纤阵列的高探测效率和荧光屏的高成像质量,具有很好的应用前景。本文以D-T加速器为中子源,用ZnS和环氧树脂以及光纤研制了快中子照相光纤转换屏,耦合科学级CCD数字成像系统,进行了快中子数字照相技术研究,获取了不同光纤排列方式的光纤转换屏积分曝光图像,同时测量了快中子荧光屏和塑料闪烁体等其他快中子照相用转换屏的发光效率,实验结果表明,光纤转换屏的发光效率高于其他类型转换屏的。

微结构半导体中子探测器研究进展

微结构半导体中子探测器(MSND)除了具有体积小、时间响应快、工作偏压低以及易于与读出电子学系统集成等优点外,还解决了二维平面半导体中子探测器存在的探测效率极低的问题(<5%),其在军用和民用领域都具有良好的发展前景。介绍了微结构半导体中子探测器的中子探测原理,简述了其发展概况,综述了近年来的研究进展,展望了微结构半导体中子探测器的研究方向和应用前景。

中子辐射损伤等效性研究进展

为建立不同辐射源损伤评价的统一标准,制定武器抗中子辐射性能考核及验收的依据,国内外确定了中子辐射损伤等效标准源,开展了大量的等效性研究工作。本文从位移损伤函数、辐射源能谱以及二者的结合关系方面梳理了理论研究进展。从基本实验方法、效应参数及场量参数的控制趋势方面总结了实验研究进展。探讨了降低实验不确定度的方法,展望了辐射损伤等效性研究工作的方向。

用于形状记忆材料研究的中子衍射原位温度加载系统

配合中国工程物理研究院的中子衍射应力谱仪开展形状记忆材料的相关研究，设计了一套原位温度加载系统。该系统可为测量样品提供25～800℃温度环境，温度控制器采用大林改进算法，有效地消除了温度过冲问题。该系统已开展了多次带束测试，结果表明其结构设计适用于中子衍射实验，温度控制在上升阶段无超调、稳态误差为±1℃．满足形状记忆材料的温度加载实验要求。

快中子临界装置辐射损伤等效性实验测量

CFBR-Ⅱ堆是中子辐照实验指定模拟辐射源,某快中子临界装置在辐射效应研究中的作用越来越重要,为了准确评价利用上述平台开展的辐射效应研究结果,需要确定二者的辐射损伤等效系数。利用双极晶体管直流增益倒数与中子注量的线性关系,开展辐射损伤等效性研究。分析了辐射损伤等效系数的影响因素,从实验原理和工程实现的角度建立了效应参数和场量参数的控制方法,采用损伤常数平均的方式进行数据处理,首次获得了快中子临界装置与CFBR-Ⅱ堆的辐射损伤等效系数为1.19,不确定度为3.53%,满足了应用需求。

针对铁样品的中子衍射应力分析谱仪模拟实验

利用丹麦RISΦ国家实验室和法国ILL研究所共同开发的蒙特卡罗程序McStas模拟计算了在完美硅单晶双聚焦单色器不同起飞角（10°～120°）下α-Fe样品（110）面的衍射峰强度和半高宽，由此计算了品质因子的值。模拟了固定起飞角为50°时α-Fe样品多个衍射面的衍射峰强度和半高宽。最后考察了圆柱形样品的半径对强度和半高宽的影响。模拟结果可为中子衍射应力分析谱仪的设置和运行提供必要的参考数据。

中子反射实验常用标定方法

中子反射谱仪是用于精确获取薄膜样品微观结构信息的有效手段之一。中子反射谱仪在建成后以及后期的实验中,通常需要进行中子反射谱仪实验参数标定,从而提高实验精度。本文介绍了中子反射实验常用的标定方法,并对标定误差进行了理论分析;采用几何光学方法对部分实验参数的理论计算方法进行了探讨分析,可为中子反射实验标定提供参考。

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。

中子相衬成像技术初步研究

利用不同材料的中子质量衰减系数不同而获取样品内部的结构潜像,属于吸收散射衬度成像;而相衬成像是基于中子的波动性,当中子波穿过样品时,由于样品对中子的折射,不同厚度、不同材质引入的相位差不同,从而导致波前畸变,畸变的波前在穿过样品后作为次波源互相干涉成像,从而获取样品内部结构潜像。研究工作通过数值模拟方法分析了中子相衬成像过程,并基于反应堆中子照相装置进行了不同条件下的多色热中子相衬成像实验。模拟与实验结果表明,在适当准直比条件下,铝材料边缘将出现明显的边缘增强效应,该效应与准直比、样品与转换屏之间的距离密切相关。

微结构半导体中子探测器研究进展

介绍了微结构半导体中子探测器的原理,从微结构形式、制作工艺、理论模拟及实验研究等方面综述了微结构半导体中子探测器近年来的研究进展。可以看出,微结构半导体中子探测器结构、参数、中子转换材料填充密度及甄别阀大小等因素对中子探测效率有影响。微结构半导体中子探测器具有中子探测效率高、体积小、时间响应快、工作偏压低等优点,是替代~3He正比计数管的理想器件。

CMRR中子自旋回波谱仪引束导管模拟研究

中国绵阳研究堆(China Mianyang Research Reactor,CMRR)采用由弯导管和直导管组成的引束导管偏转第三条冷中子管(C3)冷中子束第二端口(C32)上部区域内的中子束流,为自旋回波谱仪提供中子束。应用中子射线追踪程序McStas 2.5对引束导管进行蒙特卡罗模拟,从弯导管通道个数、曲率半径以及超镜因子三个方面,考察引束导管设计方案以验证其设计可行性。结果表明:1)弯导管通道个数设计值合理;2)弯导管曲率半径取值在谱仪与屏蔽体安装空间可接受情况下,应尽量大;3)弯导管超镜因子取2.5时,引束导管出口与样品处中子通量可达到最大强度。根据模拟计算结果,弯导管超镜因子设计值偏大,引束导管设计方案总体具有可行性。

^(115)In中子非弹性散射截面的实验测量及蒙特卡罗修正

^(115)In是一种重要的活化材料,准确测量它的中子非弹性散射截面数据对中子注量监测具有重要意义。在四川大学原子核科学技术研究所2.5 MV静电质子加速器上,利用核反应D(d,n)~3He产生的单能中子,以^(197)Au作为标准,采用活化法测量了2.95 Me V、3.94 Me V、5.24 Me V能点的^(115)In中子非弹性散射截面。用Monte Carlo程序MCNPX(Monte Carlo N-Particle eXtended)对靶头材料、冷却水层和样品的包层材料等引起的多次散射效应及注量率衰减效应等进行了修正计算,得到最终结果与Loevestam的计算值符合较好,并且实验中可通过减小靶管、靶底衬、水层及样品的包层材料等厚度来减小多次散射效应和自屏蔽效应的影响。

使用山嵛酸银标定中子小角散射谱仪的关键参数

为了快速标定中子小角散射谱仪的关键参数:速度选择器的选择波长和波长分辨率以及谱仪布局下的Q分辨率,采用实验方法对山嵛酸银粉末的中子小角散射实验数据进行了拟合。首先,确定谱仪布局,包括准直光阑孔径大小、准直长度、样品到探测器之间的距离;其次,在中子小角散射谱仪的机械速度选择器设置在3 000、4 000、5 000和6 000r.min-1 4种不同转速下,测定山嵛酸银粉末的中子小角散射谱;最后,对实验数据进行反演分析。通过分析,计算出该机械速度选择器常数为2 329.2r.m-1.nm,从而得到了4种不同转速所对应的选择波长分别为0.776、0.582、0.466、0.388nm;通过对实验数据的拟合还得到了该速度选择器的波长分辨率(23.75%),以及在此谱仪布局下的Q分辨率曲线。结果表明,使用山嵛酸银粉末的中子小角散射能够较好地标定谱仪的关键参数,从而支持对中子小角散射数据的正确分析和反演。

新型涂硼热中子MWPC探测器的时间信号读出方法

基于^(10)B薄膜的二维灵敏探测器是新近发展起来的热中子探测器,其灵敏面积大,时间和位置分辨好,n/γ抑制能力高,抗辐射能力强,可二维读出且具有良好的耐计数能力。针对新型的涂硼灵敏热中子多丝正比(MWPC)探测器,在延迟线时间差方法的基础上,提出一种中子击中位置数字信息的读出方法,并设计NIM读出插件用以验证该方法对于二维中子探测位置信息的读出能力。测试结果表明,本方法能完成4通道探测器信号的实时测量,其时间测量精度好于50ps。结合FPGA片上系统实时数据控制和处理技术,单插件可支持最高1.3MHz的探测计数率。

基于~6LiI(Eu)闪烁体的小型高效率中子探测器试制

使用~6LiI(Eu)闪烁体和光电二极管试制了中子探测器,该探测器尺寸为D25 mm×20 mm,测量^(252)Cf中子源慢化后的中子,可以得到明显的热中子峰,其分辨率为约16.3%,热中子探测效率约95%。

中子斩盘负载分析和运动控制器设计

为了实现中子波段调节斩盘相位的高速、高精度控制,分析了系统的负载特性并建立了由斩盘实体和驱动电机构成的二质量系统模型。设计了电流、速度和位置串级控制器,根据控制系统的工程设计方法和现代控制理论给出了3个调节器结构选择及参数整定的具体方法。结果表明：在中子斩盘以旋转频率27.5Hz工作时,其相位控制扰动误差为-1.325 25~1.325 25μs,稳态误差为-2.583μs,符合中子斩波器应用要求。