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水泥生料分析的MCNP模拟及实验结果比较

冷传海  
【摘要】: 水泥生产关键环节是保证生料成份的合理与稳定,对生产高质量的水泥具有重要意义。常用的分析方法有化学分析法和中子分析法。本文对国内外利用中子感生瞬发γ射线分析方法(PGNAA)进行物质元素检测原理及检测装置的发展现状做了介绍,从中子活化分析方法的基础知识开始,简述了中子与物质相互作用时的各种特点,以及利用热中子的俘获反应进行中子水泥生料检测装置的设计。为了提高检测的精确度和节省实验经费,在装置制作之前,采用更为科学的MCNP程序模拟设计了中子水泥检测装置,通过模拟找到了水泥生料中主要元素的特征γ射线谱和检测时产生的各种干扰因素,确定了装置设计时所使用的中子防护材料和探测器种类以及检测装置的基本结构。通过理论计算和实验研究选择水作为中子防护材料,选择BGO探测器作为γ射线接收设备。应用所开发的装置分别测量了水泥生料各单组分原料和入磨混料,并且与MCNP模拟结果做了进一步比较。 论文重点是应用MCNP程序的模拟技术,设计出用D-D中子发生器为中子源组成水泥生料多元素含量检测装置,在此基础上测量了水泥生料中主要元素特征峰,然后根据MCNP程序的模拟技术得到的水泥生料中主要元素的γ射线特征峰分布情况与实验结果对比,确定各元素可分辨的主要特征峰所对应的γ射线能量值,通过实验检测结果与MCNP模拟结果比较,找到了水泥中Si、Al、Fe、Ca四种元素用于计算的主要特征峰所在能量范围,为装置应用提供了保证。根据四种元素特征峰所在能量范围内γ射线计数计算出各种氧化物的含量值,然后与化学化验值比较,结果在国家标准的误差范围内,为水泥生料检测装置进一步的商品化打下了基础。


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