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散裂中子源靶站内中子输运的计算模拟

周硕  
【摘要】:散裂中子源是一种大型科研实验装置,是服务多学科的大平台。中国散裂中子源(ChinaSpallationNeutronSource,简称CSNS)是目前在建的重大科技基础设施,位于广东省东莞市大朗镇,其建成后将为我国在物理学、化学、生命科学、生物、材料与纳米技术等众多学科前沿领域提供一个先进的基础研究和高科技开发的科研平台。 本文参照中国散裂中子源初步设计报告靶站谱仪分册,按照报告中的参数并做了适当简化后采用MCNP5对CSNS靶站的重要部件进行了建模并采用MCNPX对相关部件内中子产生、输运以及吸收过程进行了蒙特卡洛模拟。 本文首先模拟了质子轰击金属钨靶,高能质子与钨靶发生散裂反应的过程,得到了平均中子产额和靶容器表面中子通量及能量等相关参数。进一步在靶模型的基础上加入了慢化器反射体,得到了慢化器表面与中子束窗处的中子能谱。最后分析了模拟所得出的能谱信息,研究了窄化片对中子能谱的影响,模拟计算了窄化片位于不同位置以及不同厚度情况下退耦合慢化器的输出中子能谱。结果表明窄化片对低能中子吸收明显,将其放置在偏向downstream方向时能有效减少DPHM对DWM的干扰,窄化片的厚度的微小改变对输出中子能谱影响不大。 本文采用了MCNP/MCNPX等软件进行了大量的计算并得到可信任的计算结果,涉及到相关软件的大部分功能和使用技巧,亦可为对粒子蒙特卡洛输运模拟以及大型核科研装置感兴趣的同学提供参考。


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