中国散裂中子源小角散射谱仪屏蔽设计与优化研究

"云计算-中国散裂中子源小角散射谱仪屏蔽计算与研究" 这篇文档主要探讨了中国散裂中子源（CSNS）一期项目中的小角散射谱仪（SANS）的屏蔽计算与研究。中子散射技术在微观结构研究中具有重要作用，而小角散射谱仪作为这一技术的重要平台，其辐射防护系统的设计至关重要，不仅关乎工作人员的辐射安全，还直接影响工程进度。 文档指出，对于结构复杂的大型设备，如小角散射谱仪，屏蔽设计通常采用蒙特卡罗模拟方法。在模拟过程中，如何减少粒子深渗透计算中的误差是一项挑战。文章通过减方差技术建立了高效且可靠的计算方法，以此优化了CSNS小角散射谱仪的屏蔽设计，并已实际应用于工程之中。 文中使用的计算工具是开源的粒子输运蒙特卡罗模拟程序FLUKA。作者首先对FLUKA进行了验证，比较了其在铁和混凝土等常见屏蔽材料中的辐射输运计算结果，然后通过一维模型的深度穿透计算和活化计算，掌握了FLUKA的减方差技术。这些验证计算为后续的小角散射谱仪屏蔽计算奠定了基础。 具体的屏蔽计算涵盖了中子束流线传输段、T0斩波器和BEAMSTOP三个部分。在不同束流条件下的剂量分布计算被用来确定传输段的屏蔽参数，优化了屏蔽体的总体厚度，并根据机械设计的需求，调整了样品室顶部屏蔽体的材料和结构。T0斩波器的尺寸设计则需要在降低中子背景和保持快速开关之间找到平衡，同时考虑到放射性活度和剩余剂量，为材料选择和安全操作提供依据。最后，BEAMSTOP的计算也涉及到辐射安全问题，确保在有效屏蔽的同时，能够安全地进行维护操作。 这份研究详细阐述了如何运用先进的计算方法和技术来设计和优化CSNS小角散射谱仪的辐射防护系统，以确保实验的安全和效率，同时展示了在复杂科学设施中进行屏蔽计算的严谨过程。