T(d,n) 4He反应快中子屏蔽体优化设计的蒙特卡罗模拟
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75As中子辐射俘获截面的实验测量及蒙特卡罗修正
的衬底 材 料为 Ｍｏ 先 在 Ｍｏ片上 面镀 上 ｍ 量 级 的 ，
Ｔｉ 再 用 Ｔｉ 子 吸 附 Ｔ，做 成 Ｔ 靶 。实 验 所 用 的 ， 原 Ａｓ 品为 ＡｓＳ 粉 末 ，其 纯 度 高 于 ９ ， Ａｓ的 样 。 ８ 同位 素丰 度为 １ ０ ， ０ 制样 时 首先 用压 片机 将ＡｓＳ ｚ。
反应 实验 截 面数 据 很 少 。Ｍａｋｉ＿ 利 用 飞 行 时 间 ｃｌ １ ｎ 法 测量 的结 果 ， 小 于 １ ０ｋ Ｖ 能 区 ，比 Ｅ Ｆ Ｂ 在 ０ ｅ ＮＤ ／ －
用 活化 法 测量 Ａｓ的中 子俘 获 截 面 。Ｌ 靶 用 Ｔａ做 ｉ 衬 底 ， 其表 面镀 上 厚 度 在 ｍ 量 级 的 ＬＦ；氚 靶 在 ｉ
绝 大部 分 的热 中子 ，从 而 可 以提高 实 验 精 确 度 。实
验 中所 用样 品 架为 一直 径 １ ０ｍｉ 的铝 环 。将 ５个 ０ ｌ ｌ
ｋ Ｖ 能 区的 中子 ，以 Ａｕ的中子 俘 获截 面 为 标 准 ， ｅ
收稿日期 ：２０ ０ ６— ０ —１ ；修 改 日期 ：２０ ７ ０ ０ ６— ０ ９— １ ５ ＊ 基 金 项 目 ： 中 国核 数 据 中心 资 助项 目
ＭＶ 静 电加 速 器 上 对 Ａｓ ｎ ） （ ，７ Ａｓ在 ２ — １ １ ０ ９ ０
后 装入 厚度 为 ０ １ｍｍ 的铝 盒 中 ，铝层 的作 用 是 ．
ｋ Ｖ 能 区 中子辐 射俘 获截 面 进行 了测 量 ＿ 。实 验测 ｅ ３ ］
量 中 ，由靶 头 材料 、冷却 水 层 和 样 品 的包 层 材 料 等 引起 的多次 散射 效应 及 中子 在样 品 中 的 自屏 蔽 效应 等 均对 实验 结果 产生 很 大影 响＿ 。这 核 物 理 评 论
Ｔｉ 再 用 Ｔｉ 子 吸 附 Ｔ，做 成 Ｔ 靶 。实 验 所 用 的 ， 原 Ａｓ 品为 ＡｓＳ 粉 末 ，其 纯 度 高 于 ９ ， Ａｓ的 样 。 ８ 同位 素丰 度为 １ ０ ， ０ 制样 时 首先 用压 片机 将ＡｓＳ ｚ。
反应 实验 截 面数 据 很 少 。Ｍａｋｉ＿ 利 用 飞 行 时 间 ｃｌ １ ｎ 法 测量 的结 果 ， 小 于 １ ０ｋ Ｖ 能 区 ，比 Ｅ Ｆ Ｂ 在 ０ ｅ ＮＤ ／ －
用 活化 法 测量 Ａｓ的中 子俘 获 截 面 。Ｌ 靶 用 Ｔａ做 ｉ 衬 底 ， 其表 面镀 上 厚 度 在 ｍ 量 级 的 ＬＦ；氚 靶 在 ｉ
绝 大部 分 的热 中子 ，从 而 可 以提高 实 验 精 确 度 。实
验 中所 用样 品 架为 一直 径 １ ０ｍｉ 的铝 环 。将 ５个 ０ ｌ ｌ
ｋ Ｖ 能 区的 中子 ，以 Ａｕ的中子 俘 获截 面 为 标 准 ， ｅ
收稿日期 ：２０ ０ ６— ０ —１ ；修 改 日期 ：２０ ７ ０ ０ ６— ０ ９— １ ５ ＊ 基 金 项 目 ： 中 国核 数 据 中心 资 助项 目
ＭＶ 静 电加 速 器 上 对 Ａｓ ｎ ） （ ，７ Ａｓ在 ２ — １ １ ０ ９ ０
后 装入 厚度 为 ０ １ｍｍ 的铝 盒 中 ，铝层 的作 用 是 ．
ｋ Ｖ 能 区 中子辐 射俘 获截 面 进行 了测 量 ＿ 。实 验测 ｅ ３ ］
量 中 ，由靶 头 材料 、冷却 水 层 和 样 品 的包 层 材 料 等 引起 的多次 散射 效应 及 中子 在样 品 中 的 自屏 蔽 效应 等 均对 实验 结果 产生 很 大影 响＿ 。这 核 物 理 评 论
随钻D-T中子孔隙度测井屏蔽体的蒙特卡罗研究
摘要： 为 了消 除 石 油 测 井 中 化 学 中 子 放 射 源 使 用 的 危 害 ， 针对 使 用 氘 一氚 （ Ｄ—Ｔ） 中 子 发 生 器 的 随
钻中子孔 隙度测井 仪器 ， 利用蒙特 卡罗模拟方法 ， 分层计算 了多种屏蔽材 料对不同能量 中子的慢化 和屏
蔽效果 ， 并分析 了使用各种屏蔽材 料的测井仪器在石灰岩地层 的响应规律 。结果表 明 ： 使 用 Ｄ—Ｔ发生
此 可计算 出地层 孔 隙度 。
１ ． ２ 屏 蔽材料
泥浆通道 。由于 Ｈｅ中子管 的计 数 率 与进 入其 内部 的热 中子通 量 成 正 比， 因此 本 文使 用 体通
中子 与物质 的相 互作 用 主要 有 ： 非 弹性 散 射、 弹性散 射 、 辐射 俘 获等 。能量 较高 的快 中子 首 先 与物质 发生 非弹 性 散射 反 应 ， 使 其 能量 降
低， 然后易 于发生 弹性 散射 ， 当中子能 量降低 到 热 中子能 区时 ， 就 很容 易发 生辐 射俘 获反应 ， 被 物质所 吸 收 。
量计数器 （ Ｆ ４ ） 分别记录 ２个探测器栅元的热 中子通量 ， 其 结 果 是 归一 到单 个 粒 子 Ｊ 。为 了
保 证计算 结果 的 可靠 性 ， 每次模拟时抽样 ２ Ｘ
第３ ３卷
２ ０ １ ３年
第 ９期
９月
核 电子 学与探 测技 术
Ｎｕｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ＆ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ０ １ ． ３ ３ Ｎ ｏ ． ９ Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０ １ ３
随 钻 Ｄ —Ｔ 中 子 孔 隙 度 测 井 屏 蔽 体 的 蒙 特 卡 罗 研 究
高温堆乏燃料贮罐中子屏蔽性能计算
４ ５ ｃ ｍ Ｆｅ ４ ５ ｃ ｍ Ｆ ｅ＋ １ ５ ｃ ｍ Ｐ Ｅ
身 已经包括 了所 考虑 的 阈能 以上 的散射 中子 的贡 献 。对 于 非含 氢介 质 ， 即使是 离源 较远 的计算 点也应 考虑 初始 积累 。 本文 使用 张弛 长度法 进行 计算 ， 查文献 Ｅ ７ ２ 得 到铁 和碳
铁、 铋、 铅、 钨、 石蜡 、 聚 乙 烯 和 水 等 材 料 对 中子 的 屏 蔽 特 性 。
通过 以上 分析 ， 并综 合考 虑乏燃 料贮 罐 的结 构性 能需 求和经 济 因素 ， 本 文最 终选 取 铁 和含 ５
烯作 为乏 燃料 贮罐 的屏蔽 材料 。
Ｃ的 聚 乙
２ 计 算 方 法 与 结 果
偏 离 指数形 式 的 。这 种偏 离 是 由于散 射 中子 积 累 的结 果 。
对于 含氢介 质 ， 与 源 相 距 ３个 自 由程 以 上 的 区 域 ， 不 必 考 虑 初始 积 累因子 ， 即 可 设 Ｂ一 １ ， 因 为 这 时 测 量 的 张 弛 长ｅ ／ （ ｍＳ ｖ・ｈ ）
的硼 ， 既可 以通 过弹性 散射慢 化 中子 ， 又可 以吸 收热 中子 ， 且易 于加 工 成 型 。此 外 ， 近 年来 ， 一 些性 能优 良的新 型复合 材料 也成 为研究 的热 门 ］ ， 例如 硼铅混 合屏 蔽材料 、 碳化 硅 复合材 料等 。 Ｍａ ｒ ｕ ｙ ａ ｍａ Ｔ 等在 ４ ０ ０ ｋ ｅ Ｖ加 速器上 用 Ｔ（ ｄ ， ｎ ） 反应 提供 １ ５ ． ６ Ｍｅ Ｖ 的 中子 源 ， 研 究 了不 同屏 蔽 材料 对 中 子 的屏蔽 效果 ＿ ３ ］ 。结 果显示 ， 对于 ５ ０ ｃ ｍ 厚度 的单 一材 料 ， 屏 蔽 性能 由高到 低依 次 为铁 、 聚 乙烯 、 含 硼 石蜡 （ 含
身 已经包括 了所 考虑 的 阈能 以上 的散射 中子 的贡 献 。对 于 非含 氢介 质 ， 即使是 离源 较远 的计算 点也应 考虑 初始 积累 。 本文 使用 张弛 长度法 进行 计算 ， 查文献 Ｅ ７ ２ 得 到铁 和碳
铁、 铋、 铅、 钨、 石蜡 、 聚 乙 烯 和 水 等 材 料 对 中子 的 屏 蔽 特 性 。
通过 以上 分析 ， 并综 合考 虑乏燃 料贮 罐 的结 构性 能需 求和经 济 因素 ， 本 文最 终选 取 铁 和含 ５
烯作 为乏 燃料 贮罐 的屏蔽 材料 。
Ｃ的 聚 乙
２ 计 算 方 法 与 结 果
偏 离 指数形 式 的 。这 种偏 离 是 由于散 射 中子 积 累 的结 果 。
对于 含氢介 质 ， 与 源 相 距 ３个 自 由程 以 上 的 区 域 ， 不 必 考 虑 初始 积 累因子 ， 即 可 设 Ｂ一 １ ， 因 为 这 时 测 量 的 张 弛 长ｅ ／ （ ｍＳ ｖ・ｈ ）
的硼 ， 既可 以通 过弹性 散射慢 化 中子 ， 又可 以吸 收热 中子 ， 且易 于加 工 成 型 。此 外 ， 近 年来 ， 一 些性 能优 良的新 型复合 材料 也成 为研究 的热 门 ］ ， 例如 硼铅混 合屏 蔽材料 、 碳化 硅 复合材 料等 。 Ｍａ ｒ ｕ ｙ ａ ｍａ Ｔ 等在 ４ ０ ０ ｋ ｅ Ｖ加 速器上 用 Ｔ（ ｄ ， ｎ ） 反应 提供 １ ５ ． ６ Ｍｅ Ｖ 的 中子 源 ， 研 究 了不 同屏 蔽 材料 对 中 子 的屏蔽 效果 ＿ ３ ］ 。结 果显示 ， 对于 ５ ０ ｃ ｍ 厚度 的单 一材 料 ， 屏 蔽 性能 由高到 低依 次 为铁 、 聚 乙烯 、 含 硼 石蜡 （ 含
D—T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟
测 器 的 源距 选 择 ２ ～ ３ ｒ ， 探 测 器 的 源 距 选 择 约 ６ ～ ７ ｍ； Ｔ 脉 冲 中子 发 生 器 用 于 中 子 孔 隙 度 测 井 Ｏ ０ｃｆ 远 ｌ Ｏ ０ ｅ Ｄ－
时对 地 层 孔 隙度 的灵 敏度 降低 ， 相 同源 距 条 件 下 探 测 深 度 几 乎 不 变 。 以上 结 果 提 示 ， 用 Ｄ Ｔ 脉 冲 中 子 而 利 －
４ ０％ ，ｔ ｅｒ ｔｏ ｏ ｈ ｒ ｌ ｅ ｔｏ ｏ ｎ ｅ ｅ ａ ｅ ｙＤ－ ｐ ｌｅ ｅ ｔｏ ｏ ｒ ｅｗａ ｃ ｈ ａｉ ｆｔ ｅ ｍａ ｕ ｒ ｎ ｃ ｕ ｔｇ ｎ ｒ ｔ ｄｂ Ｔ ｕ ｓ ｄｎ ｕ ｒ ｎ ｓ ｕ ｃ ｓｍｕ ｈ ｎ
ｌ ｒ ｒ ｔ ｎ ｔ ｔｇｅ ｒ ｔ ｄ ｂｙ ａ ｇｅ ｈａ ｈａ ｎｅ ａ ｅ Ａｍ— ｕ ｒ ｎ ｓ ｒ ｅ，ａ ｔ ｓ ｒｂ ｉ ａ Ｂｅ ｎｅ ｔ ｏ ｏｕ ｃ ｎｄ ｉｓ ｄｉｔ ｉ ｕｔｏｎ ｒ ｎｇｅ ｗａ — ｓ ｗｉ
中 图分 类 号 ：Ｐ ３ ． ； Ｌ ｌ ６１８ Ｔ ８６ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ０ ７ １ （ ０ ０ ０ — ０ ５０ １ ０ —５ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ｐ ｎ ａ ｅ ｕ ｒ ｎ Ｐｏ ｏ ｉｙ Ｌｏ ｇ ｎ ｎ ｅ Ｃａ ｌ ｉ ｌ ｔｏ ｎ Ｃｏ ｅ ｓ ｔ ｄ Ｎｅ ｔ ｏ ｒ ｓｔ ｇ ｉ ｇ
Ｑｉ ｇｄ ｏ ２ ６ ５ ，Ｃ ｉ ａ； ｎ ａ ６ ５ ５ ｈｎ
２ ．Ｄｏ ｇ ｉ ｌＲｅ ｏ ｅ ｙ Ｐｌ ｎ ，ＳＩ ＯＰＥＣ ｅ ｇｌ Ｏｉ Ｆｉ ｌ ｍｐ ｎ ｎ ｘ ｎ Ｏｉ ｃｖ ｒ ａ ｔ Ｎ Ｓｈ ｎ ｉ ｌ ｅ ｄ Ｃｏ ａ ｙ，Ｄｏ ｇ ｉ ｇ ２ ７ ９ ，Ｃ ｉ ａ ｎ ｙｎ ５ ０ ４ ｈｎ ）
时对 地 层 孔 隙度 的灵 敏度 降低 ， 相 同源 距 条 件 下 探 测 深 度 几 乎 不 变 。 以上 结 果 提 示 ， 用 Ｄ Ｔ 脉 冲 中 子 而 利 －
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中 图分 类 号 ：Ｐ ３ ． ； Ｌ ｌ ６１８ Ｔ ８６ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ０ ７ １ （ ０ ０ ０ — ０ ５０ １ ０ —５ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ｐ ｎ ａ ｅ ｕ ｒ ｎ Ｐｏ ｏ ｉｙ Ｌｏ ｇ ｎ ｎ ｅ Ｃａ ｌ ｉ ｌ ｔｏ ｎ Ｃｏ ｅ ｓ ｔ ｄ Ｎｅ ｔ ｏ ｒ ｓｔ ｇ ｉ ｇ
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２ ．Ｄｏ ｇ ｉ ｌＲｅ ｏ ｅ ｙ Ｐｌ ｎ ，ＳＩ ＯＰＥＣ ｅ ｇｌ Ｏｉ Ｆｉ ｌ ｍｐ ｎ ｎ ｘ ｎ Ｏｉ ｃｖ ｒ ａ ｔ Ｎ Ｓｈ ｎ ｉ ｌ ｅ ｄ Ｃｏ ａ ｙ，Ｄｏ ｇ ｉ ｇ ２ ７ ９ ，Ｃ ｉ ａ ｎ ｙｎ ５ ０ ４ ｈｎ ）
脉冲中子孔隙度测井屏蔽体的蒙特卡罗研究
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｄ ｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎ ｐ ｏ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ ｌ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ｄ ｒ ｉ １ ｌ ｉ ｎ ｇ ：Ｄ ｅ ｕ ｔ ｅ ｒ ｉ ｕ ｍ — Ｔ ｒ ｉ ｔ ｉ ｕ ｍ （ Ｄ － Ｔ ） ：Ｄ ｅ ｕ ｔ ｅ ｒ ｉ ｕ ｍ — Ｄ ｅ ｕ ｔ ｅ ｒ ｉ ｕ ｍ
ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｗ ａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｄ ｏ ｆ １ ２ ｃ ｍ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｔ ｕ ｎ ｇ ｓ ｉ ｅ ｎ ｏ ｒ ｃ ｕ ｐ ｒ ｕ ｍ ａ ｎ ｄ ６ ｃ ｍ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｒ ａ ｎ ｅ ｃ ａ ｎ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｌ ｍ ｏ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ
（ Ｄ － Ｄ ） ：ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ：Ｍ ｏ ｎ ｔ ｅ Ｃ ａ ｒ ｌ ｏ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０ 引 言
在随钻脉冲 中子孔 隙度 测井中， 仪器屏蔽体 的选择对于测井 仪 器的设计是非常重要 的， 中子屏蔽 的效果会对测量 结果产生影
响 ［ １ ］ 。 如 果 屏 蔽 不 好 会 使 中 子 发 生 器 发 射 的 中 子 未 与 地 层 发 生
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｄ ｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎ ｐ ｏ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ ｌ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ｄ ｒｉ ｌ ｉ ｉ ｎ ｇ ，
Ｙ ｕ Ｈ ｕ ａ ｗ ｅｉ ，Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｆ ｅ ｎ ｇ
闪烁光纤在快中子辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟
根 据 实 际情 况 ， 计算 ０ １Ｍ Ｖ一１ ． Ｖ ． ｅ ４ １Ｍｅ
之间的中子照射， Ｇ ａｔ 在 ｅｎ ４模拟中对每次计算 运行 １ ０ ０次事例进行抽样 ； ００ ０ ０ 阈值范围选择
半径 为 ０ ０ １ｃ 的圆面 。 ． ０ ｍ
光纤长度 ， 效率提高并不显著 ， 其在 ２ ｍ处效 ０ｃ
以及价格便宜等诸多优点 ， 在快中子照相领域
正扮 演 越 来 越 重 要 的 角 色 。本 文 通 过 模 拟 计 算 ， 闪烁 光 纤 在 快 中子 辐 照 下 的部 分特 性进 对
入射中子 ， 使得闪烁光纤探测效率较高 。模 拟
时选 择光 纤长 度 为 １ ｍ， 径 为 ０ ０ ｍ， ０ｃ 半 ． ５ｅ 中 子能 量在 １ ｅ ２ Ｖ之 间变化 ， ０ｋＹ一 ０Ｍｅ 结果 如 图 ４所 示 。可 以看 到 ， 射 能量 小 于 ２Ｍｅ 能量 入 Ｖ， 沉 积效 率 变化缓 慢 ； 之后 随着 入射 能量 的增 加 ，
Ｍｅ Ｖ几种 情况 ； 闪烁 光 纤 长度 从 １ｃ 开 始 ， ｍ 选
图 １ 探测器几何结构示意 图
图 中光 纤 的几何 中心 与探 测 器 空 间 （ 方 长
体） 的几何 中心相重叠 ， 直角坐标 系如图 中所 示 ， 中 ｚ轴沿光纤 中心轴 向， 其 ｘ轴和 Ｙ轴则
是 沿光 纤 径 向 。对 于 中子 源 的位 置 选 取 沿 ｚ 轴 方 向对 准光 纤 探 测器 中心位 置 ， 离探 测器 距
１ 模型 的建 立
计算 中我们选 择 的闪烁光 纤型号 为美 国
Ｓ ＩＴ—Ｇ Ｂ Ｉ 圣 戈 班 公 司 生 产 的 Ｂ Ｆ一 ＡＮ Ｏ ＡＮ Ｃ
２ ０阻
，
（ ４ ６６ ４ ） 中国博士后科 学基 金资助项 目。 １０ ０ ０ Ｍ１８ ， １ 作者简介 ： 马庆 力 （ ９５一） 男 ， １７ ， 回族 ， 庆人 ， 重 解放
蒙特卡罗模拟
一，蒙特卡罗模拟的由来蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟是一种通过设定随机过程，反复生成时间序列，计算参数估计量和统计量，进而研究其分布特征的方法。
具体的，当系统中各个单元的可靠性特征量已知，但系统的可靠性过于复杂，难以建立可靠性预计的精确数学模型或模型太复杂而不便应用时，可用随机模拟法近似计算出系统可靠性的预计值；随着模拟次数的增多，其预计精度也逐渐增高。
由于涉及到时间序列的反复生成，蒙特卡洛模拟法是以高容量和高速度的计算机为前提条件的，因此只是在近些年才得到广泛推广。
这个术语是二战时期美国物理学家Metropolis执行曼哈顿计划的过程中提出来的。
蒙特卡洛模拟方法的原理是当问题或对象本身具有概率特征时，可以用计算机模拟的方法产生抽样结果，根据抽样计算统计量或者参数的值；随着模拟次数的增多，可以通过对各次统计量或参数的估计值求平均的方法得到稳定结论。
二，蒙特卡罗模拟产生随机数的方法(1),用Excel菜单工具产生随机数。
(2),用Excel函数产生随机变量。
三，蒙特卡罗模的应用(1),估计面积和体积(2),MC模拟1，生日问题假设有N个人在一起，各自的生日为365天之一，根据概率理论，与很多人的直觉相反，只需有23个人便有大于50%的几率人群中至少有两个人的生日相同。
2，薄丰的投针问题3，中子屏蔽问题4，21点问题5，参数模拟问题6，辐射转移问题7，在数学中的应用通常蒙特·卡罗方法通过构造符合一定规则的随机数来解决数学上的各种问题。
对于那些由于计算过于复杂而难以得到解析解或者根本没有解析解的问题，蒙特·卡罗方法是一种有效的求出数值解的方法。
一般蒙特·卡罗方法在数学中最常见的应用就是蒙特·卡罗积分。
非权重蒙特卡罗积分，也称确定性抽样，是对被积函数变量区间进行随机均匀抽样，然后对被抽样点的函数值求平均，从而可以得到函数积分的近似值。
此种方法的正确性是基于概率论的中心极限定理。
中子试题及答案
中子试题参考答案（编写人员：容超凡王志强）一．填空题（每题2分）1. 吸收剂量的法定计量单位的名称是戈瑞，符号是 Gy ，它等于1 J/kg。
2. 剂量当量是在要研究的组织中某点处的吸收剂量 D 和品质因素Q 的乘积。
3. 探测中子最常用的核反应有 T(p,n)3He ， D(d,n)3He 和 T(d,n)4He 。
4. 常用的中子源按其产生中子的方式可分为放射性同位素中子源，加速器中子源和反应堆中子源。
5. 加速器中子源最常用的核反应是 T(p,n)3He ， D(d,n)3He ， T(d,n)4He 和7Li(p,n)7Be 。
6. （α，n）类中子源最常用的靶物质是 Be ， B 等。
7. Am-Be中子源按剂量当量平均，其中子的平均能量是 4.4MeV ，半衰期432a 。
8. 中子剂量仪表的常规检定中主要检定仪表的线性和校准因子。
9. 中子剂量仪表校准推荐使用的中子源有 Am-Be中子源， Cf-252中子源，重水慢化的Cf-252源以及Am-B中子源。
10.在辐射防护工作中,对强贯穿辐射的剂量当量测量,根据监测对象,目前使用两个实用量,分别为H*(10)和H p(10)。
11.中子按照能量区分可大致分为：热中子、慢中子、中能中子、快中子。
12.加速器中子源主要的产生方式有高压倍加、静电加速、回旋加速、直线加速。
13. 在反应堆水平孔道通过 Fe-Al 过滤可以获得24 keV的中子，而 Si 可以得到144keV中子。
14.活化片法是测量中子注量的方法之一，最常用的活化片是金。
15．55Mn俘获中子后生成56Mn，56Mn经β衰变，同时放出γ射线，其半衰期T为 2.5785小时。
1/216．采用锰浴法测量中子源强度，按照测量方法分可分为绝对测量法和相对测量法。
17．测量中子源强度的方法主要有锰浴法和金箔活化法（或者伴随粒子法）。
解答：；18．中子注量率的测量分为绝对测量法和相对测量法。
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ｄ ２ ｓ ｄ Ｙ（ ） 兀 ｉ ｎ Ｙ（ ）
＝
（ １ ）
立球形屏蔽体模型 ， 采用 ＭＣ Ｐ ．程序 拟 ＤＴ Ｎ４ ０ 模 — 中子的输运， 分析球形屏蔽体外 中子注量率及能谱 ，
给出屏蔽准直体的最佳材料和几何尺寸 ，以为屏蔽 准直体设计提供准确的基础数据 。
国家经贸 委高技 术开 发资助 项 Ｈ（６ Ｋ４ ４资 助 ９ Ｂ ．７ ） 第一 作者 ：罗 鹏 ，男 ，１８ 年 出生 ，２０ ９０ ０３年毕 业于 兰州 大学原子 核物 理专业 ，现为 兰州 大学粒 子物理 与原 子核物 理专 业硕 士研 究生 通讯 作者 ：姚泽 恩 收稿 日期 ：２０ ．７１ ，修 回 日期 ：２０ ．９０ ０８０ ．８ ０ ８０—２
结构简单 、中子能量单一、造价低 。 兰州 大学在 建成 ３ ｘ ０ ｎｓ的 Ｄ— ． １化 ／ ３ Ｔ强流 中子 发生器的基础上【，于十年前开始快 中子治疗 中子 ４ 】 发 生器研 究 【】也对 Ｄ— 应快 中子 的屏蔽准 直体 ５， ｌ ６ Ｔ反 设 计进行 了初 步 的模 拟研究 【。但 是 ，后 者 将 Ｄ． ７ 】 Ｔ 中子发生器近似看作 １ Ｖ单能且各向同性 的点 ４ Ｍｅ 源。事实上，Ｄ Ｔ反应 中子有其特定的中子能谱和 ． 角分布 ，在氘束流能量较高（ ０ｋＶ 的条件下 ， 】 ４ ｅ ） ０ 会 产生 大量能 量高于 １ Ｖ 的快 中子 ，将 Ｄ— ４Ｍｅ Ｔ中 子近似为 １ Ｍｅ ４ Ｖ单能进行模拟设计 ，会导致屏蔽 体尺寸偏小、屏蔽体外剂量偏大。另外 ，Ｄ Ｔ加速 — 器 中子 源是 面源 ， 非点 源 。 工作 充分 考虑 了 Ｄ— 并 本 Ｔ 反应加速器中子源的能谱、角分布及面源特点，建
第 ３卷 第 １ １ ０期
２０ ０ ８年 １ Ｏ月
核
技
术
Ｖｏ１ ３１ Ｎｏ．０ ． ， １
Ｎ Ｌ Ａ Ｅ ＨＮ ＱＵ Ｓ ＵＣ Ｅ ＲＴ Ｃ Ｉ Ｅ
Ｏｃｏ ｅ ０ ８ ｔｂ ｒ ０ ２
Ｔ ｄｎ４ 反 应快 中子屏 蔽体 优化 设 计 （，） Ｈｅ
的蒙特卡罗模拟
罗 鹏 姚泽恩 梁 一 胡继峰 金孙均
其 中， Ｙ Ｏ ｄ／ 为中子角产额 ， 为中子出射角 ， Ｙ ￣ ｄ ｄ／ ２ ｄ 为中子角分布。
第１ ０期
罗 鹏等 ：Ｔｄｎ ｅ （，） 反应快 中子屏蔽体优化设计 的蒙特卡罗模拟 Ｈ
７７ ５
子发生器的经验 ，本文 ＭＣ Ｐ计算取靶托为 ０ ３ Ｎ ３ ｃ ０ ５ ｍ 的铜， ｍｘ ． １ｃ 靶托后为 ０１ ． ｃ ５ ｍ厚 的冷却水层 和 ０１ ｍ厚的不锈钢板。另外 ，考虑到治疗时的 ． ｃ ５ 源皮 距（Ｓ 为 １０ｃ Ｓ Ｄ） ０ ｍ，故设 置 ０ ０ ｍ 的球 面探 ２ ０ｃ 测 器 ，以记 录 Ｄ— Ｔ中子穿 过屏 蔽材 料后 在此 位置 的 平均注量率 、能谱等各种参数 ，并 由此确定适宜的 材 料及 几何 尺 寸 。
及在水中的吸收剂量的分析 ，给 出了满足 Ｔｄｎ 反应中子源快 中子治疗屏蔽体的三种复合屏蔽方案。 （， Ｈｅ ） 关键词 Ｄ． Ｔ反应 中子源 ，快中子 ，屏蔽体 ，蒙特卡罗
中图分类号 Ｒ１４１ ４．
快中子具有较强的辐射生物学效应和低的氧增
比 ，作为放 射性 治疗 的一种 重要手 段 ，快 中子 治疗 已进入行临床应用 。据不完全统计 ，全世界快 中子 治疗病例 已超过 １００ ． 快中子临床治疗的结 ５ ０ 人 】 ２ 。 果 表 明 ，快 中子对 某些 类型 肿瘤 的疗效 明显优 于光 子 治疗 。开 展快 中子 治疗 研究 的一 个重要 课题 ， Ｊ 是 研制足 够强 的加速器 快 中子源并 将快 中子准 直为 快中子束。适合开展快 中子治疗的加速器中子源类 型 主要有 Ｄ－ Ｔ、ＤＢｅ —ｅ反 应等 ，其 中 ，Ｄ— — 、ＰＢ Ｊ Ｔ 反应中子发生器用低能氘束就有高产额的中子 ，且
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图 １ 氚钛厚靶 ０４Ｍｅ ． Ｖ氘束 Ｄ． Ｔ反应 的中子能谱
Ｆ ｇ １ Ｎｅ ｔ ｎｅ ｅ ｇ ｅ ｔ ｏ Ｔ Ｔ１ ｉｋ ｔｒ ｅ ｉ ． ｕ ｒ ｎ ｒ ｙ ｓ ｃ ａｆ ｍ ｉ ５ ｈ ｃ ｇ ｔ ｏ ｐ ｒ ｒ ｔ ａ
（ 兰州大学核科学与技术学院 兰州 ７ ００ ３ ０ ０）
摘要
在考虑 Ｔ ｄ ） ｅＤ Ｔ 反应快 中子源能谱 、角分布、面源结构及靶系统对 中子的作用的基础上 ，利用 （， ４ （ ． ） ｎＨ
ＭＣ Ｐ Ｎ 程运。通过屏蔽 体外泄漏 中子及 Ｙ射线 的注量率 、 能谱
我们 的研究表明， Ｄ Ｔ反应加速器中子源， 对 — 综合 考虑 中子产额和靶上束流功率对靶寿命的影响，氘 束能量宜为 ４０ ｅ 。 ０ Ｖ 】本文对 ４ ０ ｅ ｋ ０ Ｙ氘束的 Ｄ Ｔ ｋ — 反应 中子进行 ＭＣ Ｐ模拟， Ｎ 研究屏蔽准直体的最佳 材料 及几 何尺 寸 。 利用该程序 ， 得到４ ０ ｅ ０ Ｖ氘束 的氚钛厚靶 Ｄ Ｔ ｋ — 反应 中子 的能谱（ １ 图 ） 及角分布数据（ ２。将 图 １ 图 ） 的能谱数据输入到 ＭＣ Ｐ程序 ， Ｎ 以控制 中子能量的 抽样 ； 图 ２ 将 的角分布转换成中子角产额数据，输 入到 ＭＣ Ｐ程序 ， Ｎ 以控制 中子出射角的抽样。 同时 ， 根据氘束束斑大小 ， ＤＴ中子源设置成 ２ ｍ 的 将 — ｃ 面源。其中，中子角分布可由式（） １ 转换成角产额数 据。
１ 材 料 与 方 法
１１ ＭＣＮ ． Ｐ模 拟 的 Ｄ． Ｔ中子源模 型建 立
为对 Ｄ— Ｔ反应 加速器 中子 源进行 精确描 述 ， 我 们发 展 了氚钛厚 靶 ＤＴ反应 中子 的能谱 和角分 布的 ． 数值计算方法 ，开发的计算机模拟程序 ｄＴ ｙ ＇ ｄＥ能 ｌ 计算氘束能量小于 １ Ｖ的中子能谱和角分布【 Ｍｅ ８ 】 。