硼化钨材料中子屏蔽性能及次级γ剂量产生的模拟研究

对辐射防护材料硼化钨的中子吸收和次级γ射线屏蔽性能进行分析。采用Geant4程序,对材料厚度0~2 cm、能量为热中子~20 MeV的入射中子进行模拟分析。研究结果表明:(1)硼化钨材料主要作用于热中子~10-2 MeV中子的吸收屏蔽。由不同材料对应的中子宏观分出截面和材料密度可知,厚度一定时,W_(2)B_(5)的中子吸收性能最优,质量一定时,WB_(4)中子吸收性能最优。以热中子为例,W_(2)B_(5)材料的中子宏观分出截面约为B203材料的8.67倍,是PB202屏蔽材料的40.59倍;(2)相比于传统中子吸收材料,W-B系化合物在低能中子吸收方面优势更为显著;(3)随着入射中子能量的增大,次级γ剂量对总剂量的贡献呈下降趋势;随着硼化钨材料厚度的增加,次级γ剂量对总剂量的贡献不断升高。为明确硼化钨应用场景及优势,实现中子源屏蔽装置的优化设计提供数据参考,具有实际的工程指导价值。