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内容提要 一、通用粉末衍射谱仪(GPPD)概况 二、GPPD屏蔽设计策略与模型 三、GPPD模拟结果与分析 四、总结 * * 通用粉末衍射谱仪(GPPD)概况 GPPD是CSNS第一期建设的三台谱仪之一，采用18号束线的退耦合窄化液氢慢化器，中子带宽 ?? = 4.8 ?; L1 = 30 m; L2 = 1.4-2m，进行粉末衍射实验研究物质晶体结构与磁结构。 中子源强度从慢化器表面的13次方降到样品位置的7次方。 特点：束线与近邻束线夹角，左边8度，右边12度；6米处宽度分别为: 42cm和63cm；T0位于6.5米处，长：0.6米（6.25～7.85米），上75.0 cm，下30.0cm，左右各50.0 cm ；谱仪总长度约35.6米。 * * GPPD屏蔽设计策略与模型 设计标准按照最坏的情况下要求达到2.5uSv/hr以下； 对于前端空间狭窄的区域采取活动屏蔽体，方便二期谱仪的屏蔽设计； 针对谱仪长度大，蒙特卡罗模拟难以收敛的问题，采取优化源项，分割几何模型； 为了避免中子的直射泄漏，束线上采用折Z型通孔，散射室线路穿墙管采用S型通孔； GPPD屏蔽设计策略与模型 GPPD屏蔽设计策略与模型 0 4 6 9 10.3 11.6 16 28 T0 closed T0 open T0 open T0 open GPPD屏蔽设计策略与模型 10x10 cm2 surface source in a 2-degree cone 1.0 m from the moderator 1.44E+12 n/s at 500 kW Calculated via MCNPX Calculated via Vitess 模拟计算的中子源项 GPPD模拟结果与分析 GPPD 屏蔽计算 （混合材料 1-9m, T0 closed） GPPD模拟结果与分析 比较四种屏蔽材料（普通混凝土、重混凝土，低碳钢，以及普通混凝土与低碳钢混合）设置的屏蔽效果，证实普通混凝土与低碳钢混合结构屏蔽效果最佳。 屏蔽材料 最低高度要求 重混凝土 230 cm 普混凝土 260 cm 低碳钢 280 cm 混合结构 215 cm GPPD 屏蔽计算 （6-9m, T0 closed） GPPD模拟结果与分析 T0上方当低碳钢厚度为45cm，普通混凝土为85cm时为最佳屏蔽选择。 低碳钢与混凝土配比优化计算 GPPD模拟结果与分析 Z(m) 低碳钢高度 普通混凝土厚度 屏蔽层 高/宽(cm) 上 下 两侧 上 下 两侧 6－9 95 25 45 115 115 90 210/205 9.0－10.8 25 25 25 130 130 130 160/140 10.8－12.1 25 25 25 130 130 130 160/140 12.1－14.0 25 25 25 120 120 100 160/140 14.0－18.0 20 20 20 65 65 65 100/100 18.0－21.0 15 15 20 60 60 60 90/90 21.0－24.0 15 15 15 50 50 55 80/85 24.0－27.0 15 15 15 60 60 70 85/100 低碳钢与混凝土配比优化结果 GPPD模拟结果与分析 GPPD 屏蔽束线计算－辐射剂量分布图 GPPD模拟结果与分析 距离慢化器位置Z(cm) 低碳钢厚度(cm) 普通混凝土厚度 (cm) 屏蔽层 (cm) 备注 上 下 左 右 上 下 左 右 高 左、右 600－625 105 75 83 83 95 90 120 120 215/215 T0关闭 625－785 45 60 45 45 785－850 105 75 83 83 850－1010 75 30 50 50 75 95 75 75 165/140 T0放开 1010－1200 15 15 15 15 1200－1215 75 30 50 50 1215－1400 30 20 30 30 125 100 100 1400－2400 25 20 20 70 20 70 70 105/100 2400－2700 20 10 15 15 70 30 50 50 125/125 机械设计对GPP束线屏蔽参数的修改 GPPD模拟结果与分析