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Application of local Monte Carlo method in neutronics calculation of EAST radial neutron camera
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作者 Liangsheng HUANG Liqun HU +5 位作者 Luying NIU Mengjie ZHOU Bing HONG Kai LI Ruixue ZHANG Guoqiang ZHONG 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第2期172-179,共8页
The Local Monte Carlo(LMC)method is used to solve the problems of deep penetration and long time in the neutronics calculation of the radial neutron camera(RNC)diagnostic system on the experimental advanced supercondu... The Local Monte Carlo(LMC)method is used to solve the problems of deep penetration and long time in the neutronics calculation of the radial neutron camera(RNC)diagnostic system on the experimental advanced superconducting tokamak(EAST),and the radiation distribution of the RNC and the neutron flux at the detector positions of each channel are obtained.Compared with the results calculated by the global variance reduction method,it is shown that the LMC calculation is reliable within the reasonable error range.The calculation process of LMC is analyzed in detail,and the transport process of radiation particles is simulated in two steps.In the first step,an integrated neutronics model considering the complex window environment and a neutron source model based on EAST plasma shape are used to support the calculation.The particle information on the equivalent surface is analyzed to evaluate the rationality of settings of equivalent surface source and boundary.Based on the characteristic that only a local geometric model is needed in the second step,it is shown that the LMC is an advantageous calculation method for the nuclear shielding design of tokamak diagnostic systems. 展开更多
关键词 equivalent surface source radial neutron camera EAST local Monte Carlo method
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Anger-camera型中子探测器位置分辨性能研究
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作者 蔡小杰 黄畅 +1 位作者 唐彬 王小胡 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期233-242,共10页
本文描述用于中国散裂中子源(CSNS)谱仪上,基于Anger-camera位置重建原理的闪烁体中子探测器样机位置分辨性能研究。在BL20中子测试束线上完成了探测器关键器件性能测试,包括硅光电倍增管(Silicon Photon Multiplier Tube, SiPM)阵列位... 本文描述用于中国散裂中子源(CSNS)谱仪上,基于Anger-camera位置重建原理的闪烁体中子探测器样机位置分辨性能研究。在BL20中子测试束线上完成了探测器关键器件性能测试,包括硅光电倍增管(Silicon Photon Multiplier Tube, SiPM)阵列位置重建能力测试和耐辐照特性研究,同时对不同光导厚度下探测器位置分辨能力开展测试,发现基于SiPM阵列读出的Anger-camera型闪烁体中子探测器采用300μm的^(6)LiF/ZnS(Ag)闪烁屏和5 mm空气作为光导,其位置分辨最佳可达到0.6 mm。该探测器样机后期可通过大面积阵列拼接,实现中子衍射实验对大面积高位置分辨探测器的需求,其成功研制为加快谱仪建设提供有力的技术支撑。 展开更多
关键词 Anger-camera位置重建 闪烁体中子探测器 SiPM阵列 位置分辨 SiPM耐辐照特性
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Neutronic analysis of ITER radial x-ray camera 被引量:2
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作者 Luying NIU Hongrui CAO +1 位作者 Kun XU Liqun HU 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第2期105-112,共8页
The radial x-ray camera(RXC) is designed to measure the poloidal profile of plasma x-ray emission with high spatial and temporal resolution. The RXC diagnostic system consists of internal camera module and external ca... The radial x-ray camera(RXC) is designed to measure the poloidal profile of plasma x-ray emission with high spatial and temporal resolution. The RXC diagnostic system consists of internal camera module and external camera module that view the core region and outer region through the vertical slots of the diagnostic first wall and diagnostics shield module of the equatorial port plug. To ensure the normal performance of the silicon photodiode array detectors of the cameras in the hard neutron irradiation environment in ITER tokamak, it is necessary to calculate neutron flux, radiation damage and the nuclear heating of the silicon photodiode array detectors and simulate the radiation maps of the range of RXC. This work estimated the nuclear environment of RXC based on Monte Carlo N-particle transport code, plasma scenarios of ITER tokamak and the RXC-integrated ITER CLITE model. The neutron flux of silicon photodiode array detectors and the lifetime of the silicon photodiode detector in the camera were calculated. The neutronic analysis results show that the shielding design has achieved the effect as expected and is able to guarantee the normal work of the detector during the ITER deuterium–deuterium phase without replacement, three detectors of the external camera can be operated during the whole deuterium–tritium phase without replacement. 展开更多
关键词 TOKAMAK RADIAL X-RAY camera neutronIC
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中子照相技术及其发展和应用 被引量:3
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作者 杨安波 弋然 《科学技术创新》 2023年第12期22-25,共4页
中子照相技术是在20世纪60年代发展起来的一种重要的无损检测技术手段,中子无损检测是利用中子穿透过被测样品材料,并检测中子通过待测样品材料后在通量上损失从而实现无损情况下对样品材料内部情况的检测。与X射线无损检测技术相比中... 中子照相技术是在20世纪60年代发展起来的一种重要的无损检测技术手段,中子无损检测是利用中子穿透过被测样品材料,并检测中子通过待测样品材料后在通量上损失从而实现无损情况下对样品材料内部情况的检测。与X射线无损检测技术相比中子照相技术具有穿透能力强,可分辨轻元素以及同位素等优势,是最重要的无损检测技术手段之一,市场应用潜力及其巨大。本文详细介绍了中子照相技术的基本情况,包括中子照相技术的基本原理、国内外发展情况、中子照相系统组成以及应用领域等。中子照相技术最大困难为中子照相谱仪的小型化和可以动化,可移动便携式中子照相谱仪研发以及相关数据库的建设是该领域发展重要方向。 展开更多
关键词 中子源 中子照相 中子无损检测 中子相机
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应用于中子照相的热中子敏感微通道板 被引量:1
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作者 潘京生 顾燕 +2 位作者 孙建宁 苏德坦 陆强 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期660-666,共7页
介绍了中子成像探测技术的应用。由于直接在微通道板(MCP)玻璃中掺加中子灵敏核素可使MCP对热中子敏感,从而可将MCP事件计数成像探测器的优势成功地应用于以中子为探针的成像探测技术,本文开展了热中子敏感微通道板的研究。通过在MCP... 介绍了中子成像探测技术的应用。由于直接在微通道板(MCP)玻璃中掺加中子灵敏核素可使MCP对热中子敏感,从而可将MCP事件计数成像探测器的优势成功地应用于以中子为探针的成像探测技术,本文开展了热中子敏感微通道板的研究。通过在MCP玻璃中掺摩尔百分比为3%的Gd2O3,并沿用MCP的制作方法,完成了直径为50mm和106mm的大面阵热中子敏感MCP的制作,并进行了基于这种大面阵热中子敏感MCP的中子事件计数成像探测器的中子成像实验。理论和实验结果都验证了掺摩尔百分比为3%的Gd2O3 MCP可取得对热、冷中子30%~50%的探测效率。最后,进一步介绍了目前开展的封装式中子敏感MCP增强管的研制工作。基于掺Gd2O3的MCP增强管并经光学耦合到CCD或CMOS相机的紧凑混合传感器结构是实现高时空分辨能力的中子照相无损检测技术的有效途径。 展开更多
关键词 中子照相 中子相机 中子敏感微通道板 增强CCD 增强CMOS-APS
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CCD相机对14MeV和2.5MeV中子瞬态响应特性 被引量:3
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作者 段宝军 马继明 +5 位作者 宋顾周 宋岩 周鸣 黑东炜 韩长材 姚志明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期219-223,共5页
从理论上分析了中子在CCD相机拍摄图像中引起的瞬态干扰噪声的机理,并针对两种不同类型的CCD相机,在能量为14MeV和2.5MeV的低强度稳态中子源上开展了实验研究,分析了噪声特征与入射中子能量、入射角度、注量及CCD相机结构的关系。实验... 从理论上分析了中子在CCD相机拍摄图像中引起的瞬态干扰噪声的机理,并针对两种不同类型的CCD相机,在能量为14MeV和2.5MeV的低强度稳态中子源上开展了实验研究,分析了噪声特征与入射中子能量、入射角度、注量及CCD相机结构的关系。实验结果表明中子瞬态干扰噪声主要表现为脉冲噪声,且出现斑点现象,与理论分析结果相吻合。研究得出了噪声特征随入射中子注量变化的规律,比较了不同能量及不同入射角条件下的噪声特性,并分析了两种不同结构的CCD相机响应特性的差别。 展开更多
关键词 CCD相机 瞬态干扰噪声 中子 射线成像
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5单元中子散射相机仿真研究 被引量:1
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作者 张显鹏 张美 +1 位作者 盛亮 欧阳晓平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2464-2468,共5页
采用粒子输运程序MCNP与FORTRAN,MATLAB程序相结合,对一种5单元结构的中子散射相机原型进行了蒙特卡罗模拟,对252 Cf裂变中子源进行了图像、能量的重建。结果表明:该相机的能量分辨力为9%左右,角分辨与闪烁体的体积有关;中子能量为2MeV... 采用粒子输运程序MCNP与FORTRAN,MATLAB程序相结合,对一种5单元结构的中子散射相机原型进行了蒙特卡罗模拟,对252 Cf裂变中子源进行了图像、能量的重建。结果表明:该相机的能量分辨力为9%左右,角分辨与闪烁体的体积有关;中子能量为2MeV左右时,散射相机的探测效率达到最大值;源的距离、闪烁体尺寸、前后面板距离、事件数等对重建图像的分辨力都有不同程度的影响;散射相机可以获得裂变中子源的能谱形状,但系统的结构、探测阈值等会使能谱测量造成一定的偏差。该理论工作的结论可推广到由更多单元组成的散射相机中使用。 展开更多
关键词 中子散射相机 特种核材料 散射中子 粒子输运程序
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ICF中子示波管的实验研究
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作者 李冀 廖华 +3 位作者 周军兰 杨勤劳 张焕文 牛憨笨 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期633-636,共4页
介绍了一个旨在将高时间分辨率和高探测灵敏度相结合、用于惯性约束聚变 (ICF)研究的时间分辨的中子诊断技术的中子示波管 ,初步实验获得了技术时间分辨约 40 ps,可探测中子总产额 10 8。
关键词 ICF 中子示波管 实验研究 中子探测 等离子体诊断 惯性约束聚变 扫描相机 示波技术
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加速器热中子照相装置CCD芯片屏蔽的模拟计算 被引量:3
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作者 胥建国 邹宇斌 +3 位作者 郭之虞 唐国有 郭利安 郭纪美 《核技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期583-586,共4页
建立了研究加速器中子源热中子照相装置CCD芯片屏蔽效果的蒙特卡罗模拟方法,对γ与中子吸收剂量率的模拟计算结果与实验相符。进行了基于9Be(d,n)反应的热中子照相装置屏蔽系统的优化设计,在复杂几何条件下用蒙特卡罗模拟分别计算了CCD... 建立了研究加速器中子源热中子照相装置CCD芯片屏蔽效果的蒙特卡罗模拟方法,对γ与中子吸收剂量率的模拟计算结果与实验相符。进行了基于9Be(d,n)反应的热中子照相装置屏蔽系统的优化设计,在复杂几何条件下用蒙特卡罗模拟分别计算了CCD芯片在中子、γ混合场中的吸收剂量率和快中子注量率,对CCD相机在辐射场中安全性能进行了评估。 展开更多
关键词 加速器中子源 CCD芯片 屏蔽 模拟计算 吸收剂量率
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HL-2A中子相机屏蔽系统模拟 被引量:1
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作者 张朋飞 刘仪 +1 位作者 张轶泼 袁国梁 《核聚变与等离子体物理》 CSCD 北大核心 2017年第4期379-384,共6页
利用蒙特卡罗模拟程序,建立了HL-2A中子相机蒙特卡罗粒子输运(MCNP)物理模型,对D-D聚变中子和γ射线的屏蔽进行了模拟计算。对石蜡碳酸锂混合物、聚乙烯、铅和316L不锈钢4种常用中子慢化吸,收剂组成的屏蔽层材料的屏蔽效果进行了对比。... 利用蒙特卡罗模拟程序,建立了HL-2A中子相机蒙特卡罗粒子输运(MCNP)物理模型,对D-D聚变中子和γ射线的屏蔽进行了模拟计算。对石蜡碳酸锂混合物、聚乙烯、铅和316L不锈钢4种常用中子慢化吸,收剂组成的屏蔽层材料的屏蔽效果进行了对比。计算结果表明,石蜡碳酸锂混合物和铅组合是中子相机的最佳屏蔽层材料,其中石蜡碳酸锂混合物用于慢化吸收中子,铅用于屏蔽中子和γ射线。此外,利用MCNP模拟计算得到了屏蔽中子和γ射线所需的屏蔽厚度,以及准直管的中子散射率。 展开更多
关键词 中子相机 MCNP 屏蔽 中子 γ射线
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Image reconstruction of a neutron scatter camera 被引量:1
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作者 ZHANG XianPeng ZHANG Mei +10 位作者 SHENG Lang ZHANG ZhongBing LI Kui Nian PENG BoDong ZHANG XiaoDong OUYANG XiaoPing LIU Jun LIU JinLiang CHEN Liang ZHU Jie HE ChaHui 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第1期149-155,共7页
Recently, Sandia Laboratories developed a neutron scatter camera to detect special nuclear materials. This camera exhibits the following advantages: high efficiency, direction discrimination, neutron-gamma discriminat... Recently, Sandia Laboratories developed a neutron scatter camera to detect special nuclear materials. This camera exhibits the following advantages: high efficiency, direction discrimination, neutron-gamma discrimination ability, and wide field of view. However, using the direct projection method, the angular resolution of this camera is limited by uncertainties in the energies estimated from pulse height and time of flight measurements. In this study, we established an eight-element neutron scatter camera and conducted the experiment with a ^(252)Cf neutron source. The results show that it has an angular resolution better than 8°(1s) and a detection efficiency of approximately 2.6′10-4. Using maximum likelihood expectation maximization method, the image artifact was eliminated, and the angular resolution was improved. We proposed an average scattering angle method to estimate the scattering energy of neutrons and Compton gamma rays. As such, we can obtain a recognizable image and energy spectrum of the source with some degradation of energy and image resolutions. Finally, a newly measured light response function based on the MPD^(-4) device was used for image reconstruction. Although we did not obtain a better result than that of the standard light response function, we have observed the effects of light response function on image reconstruction. 展开更多
关键词 neutron scatter camera ^(252)Cf neutron source energy reconstruction image reconstruction maximum likelihood expectation maximization time of flight light response function
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Neutron collimator design of neutron radiography based on the BNCT facility
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作者 杨晓鹏 俞伯祥 +9 位作者 李义国 彭旦 鲁谨 张高龙 赵航 章爱武 李春阳 刘万金 胡涛 吕军光 《Chinese Physics C》 SCIE CAS CSCD 2014年第2期97-100,共4页
For the research of CCD neutron radiography, a neutron collimator was designed based on the exit of thermal neutron of the Boron Neutron Capture Therapy(BNCT) reactor. Based on the Geant4 simulations, the preliminar... For the research of CCD neutron radiography, a neutron collimator was designed based on the exit of thermal neutron of the Boron Neutron Capture Therapy(BNCT) reactor. Based on the Geant4 simulations, the preliminary choice of the size of the collimator was determined. The materials were selected according to the literature data. Then, a collimator was constructed and tested on site. The results of experiment and simulation show that the thermal neutron flux at the end of the neutron collimator is greater than 1.0×10^6n/cm^2/s, the maximum collimation ratio(L/D) is 58, the Cd-ratio(Mn) is 160 and the diameter of collimator end is 10 cm. This neutron collimator is considered to be applicable for neutron radiography. 展开更多
关键词 neutron radiography ICCD camera thermal neutron collimator thermal neuron flux collimation ratio(L/D
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中子散射相机的探测效率研究
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作者 张显鹏 何世熠 +3 位作者 张忠兵 宋纪文 刘金良 金鹏 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期1199-1206,共8页
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... 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. 展开更多
关键词 中子散射相机 探测效率 MCNP程序 串列加速器
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