金刚石中子探测器结构的模拟研究

金刚石材料具有优异的耐高温、抗辐照性能,用其制作的辐照探测器在反应堆等苛刻环境下具有很好的应用前景。在分析金刚石中子探测器的结构和工作原理的基础上,使用MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)模拟程序构建了金刚石中子探测器的物理模型,考虑探测器用于2 MWt液态燃料钍基熔盐试验堆(Thorium Molten Salt experimental Reactor-Liquid Fueled,TMSR-LF1)辐射场中,计算中子转换层(6LiF、10B)厚度、金刚石厚度、γ甄别阈值对探测器的中子探测效率、γ探测效率以及n/γ抑制比的影响。结果表明:6LiF更适合在中子、γ混合场中用作中子转换层;随着6LiF厚度增加,中子探测效率先增大后减小,6LiF的最优厚度为25μm;金刚石厚度增大会导致探测器的n/γ甄别性能下降,可以采用设置γ甄别阈值的方法解决金刚石层过厚时带来的γ干扰过大的问题,使探测器达到对γ不灵敏的要求。模拟研究工作获得了探测器结构参数对探测器性能的影响规律,对探测器后续的制作和研究具有指导意义。