BF_3中子探测器阵列探测效率的蒙特卡罗计算

在用241Am-B e中子源对BF3中子探测器阵列探测效率标定的基础上,用蒙特卡罗方法对其探测效率进行了模拟计算,获得了比较满意的结果。然后用蒙特卡罗方法对BF3中子探测器阵列的探测效率进行了研究。研究结果表明,焦面探测器具有较好的探测效率。

不同类型MC程序模拟高纯锗探测器效率差异性研究

利用MCNP、Geant4和Fluka三种MC程序分别对同一高纯锗的探测效率进行模拟,并将模拟效率与实验测量效率进行了对比。研究结果表明,γ射线的能量范围在0.2~1.0 MeV时,高纯锗探测器的Geant4模拟值与实测值符合更好;γ射线的能量范围在0~0.2 MeV和1.0~1.5 MeV时,MCNP模拟值与实测值符合更好;Fluka模拟值在目标能区内其模拟值偏差较大。该研究结果可为γ射线绝对测量中高纯锗探测器刻度提供更加精准的模拟工具参考。

利用MCNP程序对充气电离室探测性能的研究

利用MCNP程序研究了充气电离室的探测性能,计算了探测器内工作气体和电极片在射线探测中各自的作用,得到该电离室的探测效率。然后计算不同偏角入射时探测器的信号输出值,并给出计算的探测灵敏度。计算结果表明,高压充气电离室探测60Co源γ射线也可达到高的探测效率和灵敏度。

用蒙特卡罗程序对HPGeγ谱仪做能谱模拟和探测效率计算

利用蒙特卡罗方法的MCNP程序对HPGeγ谱仪探测系统建模,做能谱模拟和放射性标准土壤的探测效率计算,并与实验测量能谱相比较。由此得出结论,用MCNP程序不仅可以获得与实验相同特征的γ能谱,而且对探测效率的计算结果与实验结果符合程度较为理想。

体源探测效率计算及修正方法研究

用MCNP程序计算HPGeγ探测器与体源有一定距离时的探测效率,该方法对于体源探测效率的刻度有着重要意义。但是由于模型的不确定因素影响,计算结果可能有一定的偏差,充分考虑了影响偏差的因素,采用比较校正法推导了HPGeγ探测器计算体源探测效率修正数学公式。通过实验比较和理论比较方法验证修正公式,比较结果表明:MCNP程序计算体源探测效率可以作为体源探测效率刻度的有效手段。

蒙特卡罗方法模拟放射源位置对井型NaI(Tl)晶体探测效率的影响

利用Geant4数值计算程序,对放射源137Cs和60Co发射的单能γ射线(0.662 MeV和1.331MeV)经过井型NaI(Tl)晶体探测器后的能谱进行了蒙特卡罗模拟,并通过改变放射源在井型NaI(Tl)晶体中的位置对探测效率的影响做了进一步的研究。计算结果表明:对比常用的圆柱形NaI(Tl)闪烁探测器,由于井型NaI(Tl)晶体对放射源所张立体角很大,所以其对γ射线的源峰探测效率更高,并随着放射源在井内高度的增加而逐渐减小;在固定了放射源在晶体井下深度的情况下,放射源位置在水平面内的变化对源峰探测效率的影响并不大。

基于蒙特卡罗法的缓发中子探测装置设计

为提高缓发中子探测装置的灵敏度,设计了基于蒙特卡罗法的缓发中子探测装置。采用蒙特卡罗N⁃粒子传递代码(MCNP)程序和Geant4程序解决复杂螺旋管建模难点问题,完成基于BF3探测器的缓发中子探测装置模型建立及粒子输运设计,从而计算缓发中子探测效率。计算结果表明,可能由于MCNP和Geant4程序对H原子的慢化数据库或物理模型不一致,引起两种方法计算的结果误差为17%。但BF3探测器对螺旋管内中子探测效率均较高,不影响缓发中子探测装置的螺旋管状源项设计。该设计对中子探测装置的效率设计具有一定的借鉴意义。

X射线与半导体探测器相互作用过程的仿真研究

采用MCNP4B仿真了能量为1-100keV的单能X射线与硅半导体探测器发生相互作用的过程。仿真结果表明,当X射线能量较低时,在探测器的硅半导体上沉积能量较低,随着X射线光子能量升高,沉积能量增大,但是在探测器的整个能量段,沉积能量并非线性增加,而是有一定的涨落,经检验,5个探测器在其工作能段范围内探测效率呈正态分布。

基于MC程序对安全壳卸压排气γ监测仪性能研究

复杂物质的放射性核素定量分析一直是放射性活度测量中的瓶颈,根据核电站事故条件下反应堆安全壳卸压排气监测的需求设计了一套在线监测的放射性气体探测装置,并利用MCNP计算程序对该方案性能进行了模拟计算。结果表明在选择合理的测量准直孔径、屏蔽方案等条件下,该装置可很好地实现安全壳卸压排气活度监测和特征核素分析。通过模拟计算与实验数据的对比表明,模拟计算结果真实可靠,可为核电站卸压排气放射性监测设备的研制提供重要的理论支持和参考。

锂玻璃探测器中子探测效率的刻度

为了精确测量keV能区的中子俘获截面,中国原子能科学研究院正在建造一台4π全吸收型γ探测装置GTAF,锂玻璃探测器将会作为中子束流监视器测量中子能谱。利用5SDH-2加速器刻度了锂玻璃探测器在两个入射中子单能点(250和565 keV)的探测效率,并使用GEANT4和MCNP程序模拟计算了锂玻璃探测器的相对探测效率。通过归一化实验数据和模拟结果,得到了锂玻璃探测器在10keV～1 MeV能区的中子探测效率曲线。对于把锂玻璃探测器测量得到的飞行时间谱转化为中子束流能谱,是一项非常重要的工作,同时为探测器效率刻度提供了新方法。

在特定实验条件下的散射中子本底研究

研究了 d- T中子源与探测器距离较近时 ,扣除实验大厅散射中子本底的方法。实验上采用屏蔽法 ,用了铀裂变电离室。用 MCNP/ 4 A程序和 FENDL2库数据计算了实验大厅散射中子本底曲线。采用实验和计算相结合的方法扣除了在特定实验条件下的散射中子本底 。

内充气正比计数管测量^(37)Ar活度中壁效应的理论研究

通过分析37Ar衰变产生的X射线和俄歇电子在内充气正比计数管灵敏体积中的逃逸及计数管在37Ar活度测量中的壁效应,得出X射线在正比计数管中的逃逸是产生壁效应的主要原因,提出了压力指数外推方法。使用MCNP模拟X射线和俄歇电子在内充气正比计数管中的输运,模拟结果与理论分析结论一致。比较模拟得出的壁效应值与实验测量的壁效应值可知,实验给出的壁效应值是可信的。本工作的研究结果为37Ar测量方法提供了理论支持。

中子散射相机的探测效率研究

中子散射相机的探测效率直接影响其能量重建的准确性,也是其结构优化最重要的参数之一.在加速器中子源上,采用1.2, 2.5, 3.8, 5.0和14.8 MeV几个能点,对8单元中子散射相机原理系统的探测效率进行了测量.针对实验值比理论值大2～3倍的问题,在理论模拟中加入了碳核发光的影响,并计算了偶然符合事件的影响.计算结果表明,对于单个闪烁体,碳核的发光在高能时不能忽略,而对于散射相机系统,碳核的发光可以忽略.偶然符合对探测效率的影响与入射中子能量有关,对于1.2 MeV中子,偶然符合计数占绝大多数.采用对实验能谱进行高斯拟合扣除了很大一部分的本底中子,将理论探测效率与实验值的偏差缩小到较小的范围内.

核活化法反应计算中的蒙特卡罗模拟

用MCNP／4B程序,对核活化法反应计算中的截断能量、通量计数方式、数据库、阈探测器之间的扰动等因素的影响作了分析。截断能量可选为有效反应阈能,不影响计算结果,但可减少计算时间。栅元通量计数方式稳定可靠,效率高,计算值略高。不同的数据库的计算结果可能有些差别。阈探测器之间的扰动对计算结果的影响很小。

中子飞行时间测量技术

用MCNP程序和ENDF／B—VI库数据计算了Livermore的^6 Li探测器的中子探测效率，并与国外发表的^6Li玻璃的探测效率数据进行比较，结果基本一致，表明本实验室的计算方法是正确的。

CT靶物质的辐射特性研究

采用Monte Carlo模拟程序MCNP4B对电子-光子在CT靶物质中的耦合输运进行了模拟．对几种靶的光子效率和X射线前向性随靶厚度变化进行了计算和分析．模拟计算结果表明,与电子加速器中常用的Au,W等高Z靶相比,Cu靶具有特殊的辐射物理性质:1)光子效率对Cu靶厚度不敏感．通常,对于高Z靶,光子效率在靶厚度为某特定值时达到最高值,然后随靶厚度增加而迅速减小;而对于Cu靶,光子效率在达到最大值后,靶厚度再增加时,光子效率仅略有减小,且变化趋于平缓．2)电子束轰击Cu靶时,虽然光子效率较低,但是角分布具有很好的前向性,且前向剂量率可与Au靶、W靶相当．实验结果表明,用能量为20MeV的电子轰击Cu靶时,前向0°附近的X射线剂量率达到并超过了用W靶时的结果,而且剂量率角分布比W靶的前向性好．

铝材料高能反射中子测量与计算

用6种阈探测器测得有无铝反射体时的绝对活化反应率,获得了铝材料的高能中子反射率,其值基本在1—1．14之间,变化趋势比较一致．结果表明:高能反射中子场在小角度测量点比较弱,而在大角度测量点,尤其在120°点比较强．高能中子反射率随阈能的增大而变小．中子反射率的实验不确定度为3．4％—4．2％．模拟计算结果与实验结果在大多数点基本相符．