中子慢化材料选择

2018/11/2
仿真工具与方法
Geant4模拟工具 仿真模型 针对实验室内的 现有条件进行设计， 采用慢化层+反射层 的组合，慢化层用来 慢化中子源产生的 14MeV中子，反射层 用来将散射出去的热 中子反射到孔道内， 增加热中子数量。
含硼聚乙烯筒
热中子相机
中 子 源
出射孔道
2018/11/2
基于Geant4的中子慢化准直系统设计
报告人 王宝琛 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室
主要内容
研究背景
仿真工具与方法
仿真结果 总结与展望
2018/11/2
研究背景
中子关联成像——热中子 关联成像是新兴的量子信息与成像光学的交叉前沿热点，有 广阔的应用前景。而中子关联成像理论上也是可以实现的。为了 实现中子关联成像，要求中子处于热中子能区。 高效率的研究方法——仿真 应用基于蒙特卡洛方法的Geant4应用程序包在计算机上做模 拟实验来研究材料的慢化效率，可以省去进行长期、多次实验的 过程，直接就不同情况得到相应的模拟结果，并且结果也比较准 确。
2018/11/2
慢化准直系统结构设计
慢化层用铅+聚乙烯组合 反射层选用铝材料 准直结构
铅
聚乙烯
铝筒
2018/11/2
总结与展望
Hale Waihona Puke Baidu
设计了中子慢化准直结构，接下来的工作是要对这个结 构进行实验验证。 根据实验结果完善结构。 本慢化准直系统的设计是为中子关联成像的研究做的准 备工作，后面将开展关联成像相关的仿真和实验工作。
中子慢化材料选择
中子慢化一般通过碰撞实现 慢化体原子核质量数越小，慢化中子的能力就越高。常用的 材料有水、重水、聚乙烯等。 铅对中子也有一定的慢化能力。对于14MeV的快中子，铅可 以很快将其慢化至1MeV能级，但很难将其慢化至热中子能级。
2018/11/2
聚乙烯慢化仿真结果

14MeV中子经过不同厚度不同密度的聚乙烯后出射的热中子数
2018/11/2
谢谢
2018/11/2
2018/11/2
铅慢化仿真结果

14MeV中子经过铅后出射的能谱
2018/11/2
聚乙烯和铅组合慢化仿真结果
固定聚乙烯厚度，改变铅厚度
固定铅厚度，改变聚乙烯厚度
2018/11/2
反射层材料选择与仿真结果
铅作为反射材料 增加热中子2.3% 铝作为反射材料 增加热中子3.9%
铝材料便宜、易于加工，选用铝作为反射层材料。