空间堆的辐射屏蔽设计

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2、东冰ｆｒ、壞＇＾：：：讀哉曲雜．＃：於祭．２０１湘月叫機黨讓嚇，分类号学校代码：１０６１６ＵＤＣ密级学号：成都理工大学硕±学位论文空间堆的福射屏蔽设计宋巧巧指导教师姓名及职称赖万昌教授，杜金峰副研究员申请学位级别硕±专业名称福射防护与环境保护论文提交日期２０１５．０５论文答辩日期２０１５．０６学位授予单位和日期成都理工大学（年月）心心答辩委员会主席馬评阅人來年ｆ长务、亨２０１５年０６月独创性声巧本人亩巧所呈交的学位论文是本人在导师指导下进斤的研究Ｘ作及化得的、研究成果，，。据我所知除

3、了文中特别加皆标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得成都理工大学或其他教＇…巧机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：问式年。６月／口曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解成都理工大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和＾借阅１学位论义的全部或部分内容编入有关数。本人授权成都理工大学可：１恪、据库进行检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。

4、（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：＾学位论文作者导师签名：占３皆年月／〇曰摘要空间堆的辐射屏蔽设计摘要随着深空探测工作的不断深入，对供电系统的要求也越来越高。目前空间核裂变反应堆电源系统（简称空间堆）因其比功率大、寿命长及不受光照影响等优势正受到业界的高度重视。与此同时，考虑到空间堆伴随产生的核辐射会对系统相关辐射敏感器件及人员健康造成威胁，进而影响到整个探测任务能否顺利完成，因此对空间堆进行辐射屏蔽设计具有十分重要的意义。深空探测过程包括航天器的推进升空以及航天器在星球表面着陆后进行长期探测两大阶段，主要针对航天器在对外星球进行长期探测的情况进行研究

5、。此外，考虑到在核裂变反应堆常见辐射类型中，α和β射线的贯穿能力较弱，因此对空间堆系统进行辐射屏蔽设计时主要考虑对中子和γ射线进行屏蔽。深空探测系统在外星球着陆后，其整体屏蔽情况很大程度上依赖于空间堆堆芯的布局方式。以月球为例，比如可以将反应堆埋入月壤、登陆后留在着陆器上或卸载到月球表面等；美国目前正在研制的用于月球基地探测的星球表面裂变电源系统(FSP系统-FissionSurfacePowerSystem)对此进行了大量计算，最终拟采用地埋式布局，因其可以利用周围月壤大大减少空间堆堆芯径向上的中子泄漏，从而显著减少所需要的屏蔽体重量、缩短工作人员与堆芯间的距离以及整体布局时要用到的电缆长度

6、等，所以这种方案可以有效降低需要从地球投送到外星球的空间堆系统的整体质量。参照美国FSP系统堆芯地埋式布局方式，利用MCNP程序对某用于进行月球基地探测，用热管进行冷却的热管式空间堆的辐射屏蔽部分进行了模拟计算，并将辐射屏蔽目标设定为：在空间堆寿命周期内，仪器部件所受到的中子累积通量及γ累积剂量的限值分别是2.5×1014中子/cm2(等效为1MeV的Si位移损伤)和5Mrad(γ射线)；在距堆芯一百米处工作人员所受到的辐射剂量限值是5rem/a。论文所取得的成果主要有：1)利用MCNP程序完成空间堆堆芯建模，计算出堆芯有效增殖因子keff在0.95~1.05之间，并得到堆芯上方中子和光子的泄

7、漏能谱。2)利用MCNP程序计算出堆芯上方中子和光子的平均泄漏能量分别为0.86MeV和1.09MeV。在这两种能量下分别计算了常用8种空间堆屏蔽材料的衰减系数值，经对比选择B4C作为空间堆中子屏蔽材料，用W作光子屏蔽材料。3)对热管直穿式空间堆进行了屏蔽模拟计算，发现截锥形屏蔽体底部中心位置计数最高，比目标限值约高出3个量级，通过其他尝试无法进行有效改I成都理工大学硕士学位论文善。因此放弃这种设