ads散裂靶产物的放射性分析

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1、密级：——————硕士学位论文ADS散裂靶产物的放射性分析作者姓名：陈建琪指导教师:杨磊、研究员、近代物理研究所学位类别:粒子物理与原子核物理学科专业:散裂靶物理研究所:中科院近代物理研究所二零一五年五月RadiologicalAnalyzationofSpallationTargetProductionforanAccelerator-DrivenSystemByJian-qiChenADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpart

2、ialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofScienceInstituteofModernPhysics,ChineseAcademyofSciencesMay,2015致谢在科研上，首先要感谢的肯定是自己的好师姐雅玲师姐了，自己那点三脚猫的功夫很大程度都受益于她。除此之外，还要感谢张勋超、张晟、付芬等师兄师姐弟们的帮助，正是在与他们的交流中拓宽了眼界和增长了见识。最后要特别感谢杨老师，很感谢他给我提供了良好的科研环境和平台，同时感谢在平时日常生活中的教导

3、和关心。除了上述在科研工作中自己需要感谢的诸位老师外，还要感谢所研究生处的诸位老师。谢谢你们给我在学生工作方面的锻炼的机会和对我的信任，让我在研究生期间做了一些十多年后想起仍然会怀念的事。在生活上，我要感谢这三年里，陪伴我的朋友。当我病倒的时候，谢谢你们对我的照顾；当我失落时，谢谢你们对我的宽慰；当我无助时，谢谢你们对我的帮助。当然了，这里还要感谢我的老爸老妈老弟，谢谢你们，让我知道无论我走多远，总会有你们的记挂，谢谢你们！爱你们的陈建琪写于2015年4月摘要摘要散裂靶是ADS系统中最为重要的一部分，起着将散裂反应中

4、产生的中子耦合到反应堆的重要作用。传统的块状靶因不均匀的能量分布及散热困难等原因，难以长时间承载MW量级下的质子束流轰击。为了突破这一瓶颈，来自CERN的P.Seviers等人提出静态颗粒靶的概念。本文主要从中子学、能量沉积、放射性活度和冷却时间这四个角度分析对比了静态颗粒靶和块状靶作为散裂靶的优劣之处。本文首先将从中子产额大小及分布和侧壁泄露中子能谱这两个中子学方面的问题来分析这两个靶。就中子产额的大小及分布而言，颗粒靶总的中子产额高于块状靶，特别在侧壁方向；同时，颗粒靶的反冲中子产额又低于块状靶，降低了其对束流管

5、道的活化。从侧壁泄露的中子能谱来看，颗粒靶的中子能谱硬于块状靶，其平均中子能量也高于块状靶，而能量较高的快中子恰恰是嬗变锕系核素所需要的。从能量沉积的角度来看，颗粒靶的最大能量沉积密度小于块状靶，且沿轴向分布更加均匀。同时由于颗粒有较大的表体比，同时氦气填充期间，使其相较块状靶，更有利于其散热。从放射性活度的角度来看，比较颗粒靶和块状靶的活度，发现颗粒靶的总活度低于块状靶的总活度，且机器关闭之后，活度随时间的变化情况亦是如此。除此之外，颗粒靶质子非弹性散射反应的个数小于块状靶，在活化和损失方面是优点。从衰变时间的角度

6、来看，颗粒靶因其表面的周围剂量当量率稍高于块状靶，相应需要更长时间的衰变；但两个靶都需要衰变近50年的时间，才能达到替换的标准，差别不大。总之，从中子学、能量沉积、放射性活度和衰变时间的角度综合考虑，相较块状靶，静态颗粒靶更符合ADS对靶的要求。I关键词：散裂靶，颗粒靶，块状靶，钨，中子学，活度，Gamma剂量率IIABSTRACTABSTRACTRadiologicalAnalyzationofSpallationTargetProductionforanAc-celerator-DrivenSystemJianq

7、iChen(ParticlePhysicsandNuclearPhysics)DirectedbyLeiYangSpallationtargetisthemostimportantpartofaccelerator-drivensubcriticalsystem(ADSS),playingaroleofcouplingneutronscreatedthroughspallationpro-cesstoreactor.UnderanirradiationofMWlevel,thetraditionalmonolitht

8、argetcan’tbearthehighintensitybombardmentduetouniformlyenergydistributionandthedifficultytodiffuseheat.Tobreakoutthisbottleneck,astationarygranulartargetwasproposedbyP.Sieve