加速器中子源大厅内散射中子分布的模拟

作者：徐子虚; 曲**; 王艺舟; 李敏; 周茂蕾; 刘东; 刘星泉; 林炜平; 韩纪锋^*

来源：原子能科学技术, 2020, 54(07): 1308-1317.

DOI：10.7538/yzk.2019.youxian.0451

• 散射中子
• MCNP5
• 加速器中子源
• 中子散射截面

本文针对加速器中子源可在较宽能量区间产生单能中子的特点,采用MCNP5对0.2～20 MeV的源中子在加速器中子源大厅内的散射情况进行模拟计算和分析。结果表明,直射中子通量随离源距离的增大呈平方反比衰减,散射中子通量则随离源距离的增大而几乎保持不变;大厅内的散射中子主要来自墙壁的贡献,离墙壁越近散射率越高。能量为0.4 MeV和1 MeV的源中子散射率最高,10 MeV和15 MeV的源中子散射率最低。用中子的宏观散射截面可较好解释散射率模拟结果,中子的弹性散射截面远大于非弹性散射截面,因此弹性散射起主导作用。中子能量大于1 MeV后,散射截面随中子能量增加而减小直至进入一段坪区,散射率也随之降低并进入坪区。结合待测位置处直射、散射中子通量和不同能量的散射中子份额的计算,能解释能量较高的源中子散射率较低的现象。通过在墙壁表面附上一层中子慢化吸收材料的方法可有效减弱中子散射,如5 cm的含硼聚乙烯(10%B4C)可降低散射率约40%。

• 单位
  四川大学; 辐射物理及技术教育部重点实验室