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《中国工程物理研究院北京研究生部》 2003年
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D-T中子穿透铁球伴生γ射线泄漏能谱实验研究

朱传新  
【摘要】: 用康普顿反冲电子方法测量了14MeV的D—T中子穿透系列铁球的伴生γ射线泄漏能谱,能谱的能量范围为0.5—5MeV。NS-200加速器提供D—T中子源。 铁球材料含铁98.5%,另外还有少量的锰、碳、硅,密度为7.86g·cm~(-3),铁球尺寸分别为φ(6.0cm-12.0cm)、φ(4.0cm-16.0cm)、φ(4.0cm-26.0cm)、φ(4.0cm-36.0cm)和φ(4.0cm-47.6cm),厚度分别为3cm、6cm、11cm、16cm和21.8cm。 BC-501A液体闪烁探测器用于测量γ射线产生的康普顿反冲电子谱。绝对中子产额利用伴随α粒子法进行监测。闪烁体对单能γ射线的响应函数是用MARTHA蒙-卡程序模拟计算的。对~(54)Mn的0.835MeV和~(12)C的4.438MeVγ射线的反冲电子谱,实验测量与模拟计算的结果进行了比较。对影响探测效率的因素作了比较分析。用脉冲形状甄别技术去除中子本底。 测量得到的康普顿反冲电子谱通过解逆矩阵得到γ射线能谱φS。靶室产生的γ射线本底,通过实验测量和模拟计算相结合的方法加以扣除,首先测量靶室产生的γ射线康普顿反冲电子谱,解谱得到靶室γ泄漏谱,将所解得的靶室γ泄漏谱归一到原点,即中子源处,利用MCNP蒙卡程序输运计算靶室γ射线穿透铁球后所泄漏的γ能谱φΥ,最后从D—T中子穿透铁球伴生γ射线泄漏能谱φS中扣除。 通过分析测量得到的不同厚度的泄漏γ能谱,发现铁球厚度对能谱通量变化的影响有一定的规律,当铁球厚度接近小于6cm时,γ泄漏通量随厚度增加呈上升趋势,当厚度接近大于6cm时,通量随厚度增加呈下降趋势。 利用高纯锗探测器测量γ泄漏能谱,并与BC-501A测量的结果进行了对比,几个典型的中子非弹性散射所产生的特征γ射线峰846.77keV,1238.282keV,1771.351keV和2212.933keV,对应的较一致,由此确定BC-501A探测器测量结果是准确、可靠的。 利用MCNP4A程序和t-2、ENDF/B-V、ENDF/B-VI和FENDL-2等数据库模拟D—T中子照射下铁球γ射线的产生及输运过程,并将计算结果与实验进行了比较,其中,用ENDF/B-VI,FENDL-2和t-2数据库计算的结果与实验的符合的比较好,计算与实验结果的比值(C/E)分别为:0.91,0.95,0.85。而ENDF/B-V数据库与实验测量的分歧比较大,C/E为:1.30。 对所测电子反冲谱(ERS)与美国利弗莫尔实验室(LLNL)测量结果进行了比较,二者符合的较好。 对于铁球的γ射线质量吸收系数,利用高纯锗探测器进行了测量,所使用的单能γ射线源分别为~(24)Na源的1.369MeV和2.754MeV、~(137)Cs的0.661MeV和~(241)Am—Be中子源伴生~(12)C的4.438MeV。结果表明,随着γ射线能量的增加,质量吸收系数近似呈指 D一T中子穿透铁球伴生Y射线泄漏能谱实验研究 数衰减,Y射线能量越低,被铁原子核吸收的几率越大。
【学位授予单位】:中国工程物理研究院北京研究生部
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O571.5

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