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散裂中子源靶站中子慢化和屏蔽的计算模拟

作 者: 李佳昕
导 师: 李华
学 校: 暨南大学
专 业: 物理电子学
关键词: 中子慢化 中子屏蔽 计算模拟 中国散裂中子源 靶站
分类号: O571.53
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


散裂中子源是一种大型科学实验装置,它的建设可以带动很多学科发展。自从中子被发现以来,由于其具有的不带电、穿透性强、对氢原子比较敏感等特性,可以成为CT影像很好的互补,所以科学家们一直希望能将其发展为中子散射技术。散裂中子源的出现极大的提高了中子的通量,带动了一大批前沿学科的发展。中国散裂中子源(CSNS)就是在为了满足国内科研需要,提高我国科研水平,使国内科研工作能够迅速与国际接轨的大环境背景下诞生的。它的建成将使中国成为世界上第一个拥有散裂中子源的发展中国家。本论文利用蒙特卡罗通用程序MCNP对中国散裂中子源靶站进行了数学建模和计算机模拟,并对慢化器和屏蔽体进行了计算测试,给出模拟计算结果并对结果进行分析,可为中国散裂中子源靶站的慢化器和屏蔽体的建设提供相关参考信息。本文首先测试了铍反射体的反射效果,通过建立简单球体模型来对不同厚度的铍反射体进行计算,得出的各面中子通量与中子流量,观察铍反射体厚度的不同对中子通量的影响,测试铍反射体反射能力与厚度的关系。接下来对三种不同慢化材料(液态甲烷、液态氢和水)的慢化能力进行测试,计算分别使用以上三种慢化材料时各面的中子通量与中子流量,以此来判断各种材料的慢化能力,并对测试结果进行分析。最后将整个中国散裂中子源(CSNS)靶站系统在MCNP软件中进行几何建模,并填入真实材料,利用高性能计算机对整个靶站模型的各区间厚度内中子通量、中子流量、慢化能力以及对周围环境的辐射影响等方面进行大量计算并得到可信任的计算结果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
第一章 绪论  6-14
  1.1 研究背景  6-8
  1.2 散裂中子源的国内外研究现状  8-10
  1.3 主要研究内容  10-14
第二章 蒙特卡罗方法与MCNP软件介绍  14-22
  2.1 蒙特卡罗方法介绍  14-16
  2.2 MCNP软件简介  16-22
第三章 计算理论基础  22-30
  3.1 中子通量密度的计算  22-27
  3.2 各计数器计算函数说明  27-30
第四章 模拟模型  30-48
  4.1 模型概述  30-31
  4.2 被反射体厚度的预计算  31-34
  4.3 三种慢化材料慢化效果计算  34-42
  4.4 中国散裂中子源靶站几何模型  42-46
  4.5 中子源模型  46-47
  4.6 本章小结  47-48
第五章 计算结果  48-55
  5.1 概述  48
  5.2 慢化器外表面溢出中子通量计数  48-49
  5.3 模型由内到外各层截面上的中子通量  49-52
  5.4 各栅元平均中子通量  52-53
  5.5 一万次中子模拟碰撞位置示意图  53-54
  5.6 本章小结  54-55
第六章 后续工作  55-60
总结和展望  60-61
参考文献  61-63
在学期间发表论文及科研成果清单  63-64
致谢  64

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 原子核物理学、高能物理学 > 原子核物理学 > 中子物理 > 中子源和中子探测器
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