Cf(D2O)中子源实验室中子散射的模拟及验证.PDF

第37 卷 第6 期 核 技 术 Vol.37, No.6 2014 年6 月 NUCLEAR TECHNIQUES June 2014 252Cf(D O)中子源实验室中子散射的模拟及验证 2 1,2,3 2 1 2 1 田时海 王和义 陈 旭 袁永刚 张 林 1 （四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室 成都 610065 ） 2 （中国工程物理研究院核物理与化学研究所 绵阳 621900 ） 3 （广西防城港核电有限公司 防城港 538001 ） 摘要 为了准确刻度中子剂量当量仪的性能参数以及验证中子剂量当量仪设计的准确性，在252Cf(D O)源实验 2 室进行实验校准之前，先采用MCNP5 分别模拟分析实验室中空气、墙壁以及石蜡桶对探头中子计数的影响。 模拟实验表明，在理想条件下，随着源与探头距离的增大，中子计数率越来越小；空气对中子计数的影响呈 先增加后减小再增加的趋势，中子散射率不超过10%，且距离越近，空气散射的中子对探头计数的影响越小； 当探头与源距离260 cm 左右时，石蜡桶对探头计数的影响最小，达到 1%；墙壁对中子计数的影响随着探头 与源距离增大而逐渐增大，当探头与源距离为360 cm 时，墙壁散射的中子是源中子计数的2 倍；当源与探头 距离为175 cm 时，空气、墙壁以及石蜡桶对源中子的散射最小，测量数据最精确。并通过实验与模拟数据对 比表明，源与探头距离在125–300 cm 之间，计数率误差不超过30%，符合中子剂量测量的技术要求，从而验 证了此中子剂量当量仪设计的准确性。 关键词 性能参数，MCNP5 ，散射中子，剂量当量 中图分类号 TL84 ，O571.5 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.060204 中子剂量仪效率的精确性直接影响中子截面、 剂量当量等核数据的测量精度。几十年来，人们一 1 实验室环境的模拟 直从理论计算和实验刻度两方面努力解决这个问 为了提高中子剂量当量仪刻度精度，应尽量避 题。这两种方法各有优点和局限性，由于已经比较 免散射中子进入中子剂量仪以及了解引起散射中子 准确地知道了各种能量中子与氢、碳等物质相互作 的各个因素，以便进行下一步处理。然而在实验室 用的反应截面和有关的带电粒子在闪烁体中的光响 真实环境中，由于放置中子剂量仪的地面铁轨、屋 应，所以用理论计算方法原则上可以给出不同尺寸 顶通风管道以及室内粉尘等因素影响，增加了对真 和组份的探测器在各种阈值下的效率曲线[1] 。之前 实环境的模拟难度。虽然这些高Z 物质对中子散射 的大多数实验都局限在使用能量准确、单色性好、 作用较小，但对源中子仍有一定的散射作用。为了 强度高的加速器中子源，现在252Cf 自发裂变中子能 简化模拟程序，先将这些因素排除在外，主要对源 谱确定为标准裂变中子能谱，且可使用能谱比较精