【摘要】：2018年8月中國(guó)散裂中子源(CSNS)竣工并正式運(yùn)行,這為我國(guó)的繆子源建設(shè)提供了一個(gè)重要基礎(chǔ)條件。實(shí)驗(yàn)繆子源(EMuS)作為CSNS未來(lái)規(guī)劃建設(shè)的重要研究平臺(tái)之一,將建造在CSNS的高能質(zhì)子應(yīng)用區(qū)內(nèi)。CSNS為EMuS提供功率為5 kW,能量為1.6 GeV的入射質(zhì)子束。高能質(zhì)子束轟擊繆子靶后,整個(gè)靶區(qū)和附近的輸運(yùn)線設(shè)備上會(huì)產(chǎn)生很高的輻射劑量,即使在停機(jī)后,由于材料的活化而有很強(qiáng)的感生放射性,靶區(qū)的剩余劑量仍然很高。因此,輻射屏蔽是EMuS設(shè)計(jì)和研究工作中重要的一部分。根據(jù)多步發(fā)展的規(guī)劃,EMuS規(guī)劃了兩套方案:簡(jiǎn)化方案(baby scheme)和基準(zhǔn)方案(baseline scheme)。本文主要通過(guò)粒子輸運(yùn)蒙特卡羅模擬軟件----FLUKA模擬計(jì)算1.6 GeV高能質(zhì)子束流打靶和粒子輸運(yùn)過(guò)程。主要包括:1)簡(jiǎn)化方案質(zhì)子束打靶后的束斑和能量分布分析、靶上能量沉積分布情況計(jì)算、打靶繆子的產(chǎn)額計(jì)算及其本底分析以及通過(guò)對(duì)整個(gè)靶區(qū)的輻射劑量情況的計(jì)算與分析,最終制定合理的屏蔽方案;2)基準(zhǔn)方案上靶前后質(zhì)子束準(zhǔn)直分析和準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)工作。針對(duì)簡(jiǎn)化方案,進(jìn)行了靶上熱沉積分布和出射質(zhì)子束處理、繆子束引出方法等分析和研究。同時(shí),通過(guò)對(duì)不同靶容器材料、不同屏蔽體材料及不同屏蔽材料的組合方式的屏蔽效果比較,確定了采用5083鋁合金靶容器、內(nèi)層鐵屏蔽體加外層無(wú)鈉混凝土的組合屏蔽方案。針對(duì)基準(zhǔn)方案,研究了初始質(zhì)子束準(zhǔn)直器及屏蔽體設(shè)計(jì)。以及對(duì)于打靶后的質(zhì)子束,研究給出了靶與廢束站之間的準(zhǔn)直器方案,有效控制了出射質(zhì)子束的束損位置。本論文的研究工作為正在規(guī)劃建設(shè)的國(guó)內(nèi)第一臺(tái)繆子源裝置提供靶區(qū)物理設(shè)計(jì)參數(shù)和屏蔽方案,具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O571.53
【圖文】：

18]，新建的有日本 J-PARC 裝置上的 MUSE[19]。當(dāng)研究的四大繆子源分別是 TRIUMF、PSI、ISIS 和靶區(qū)是一個(gè)高放射性區(qū)域，通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靶材料量和功率共同決定了靶區(qū)的輻照水平和維護(hù)方式。用碳靶、鈹靶或銅靶等。靶區(qū)設(shè)計(jì)受各種因素影響大繆子源裝置上的靶區(qū)布局情況。therford Appleton 實(shí)驗(yàn)室的英國(guó)散裂中子源（ISIS使用多年，其布局如圖 1.1 所示。如圖 1.2 所示，個(gè)架子上的三塊邊緣冷卻的穿透性石墨板，其尺寸束成 45 度角，靶的有效厚度為 10 mm。質(zhì)子束能，打靶產(chǎn)生垂直于入射質(zhì)子束方向的繆子束，繆子直徑為 8 cm 的薄鋁窗與主質(zhì)子束分離。質(zhì)子束屏料主要是鋼[20-22]。

圖 1.2 ISIS 繆子源靶示意圖I 也采用穿透性靶設(shè)計(jì)，如圖 1.3 所示，前后共有尺寸分別為 40×40×6 mm3和 150×150×6 mm3。 45 度方向引出。質(zhì)子束的能量為 590MeV，功最高的繆子源(2.2×107μ+/(mAs)和 6.5×107μ+/(是鐵和混凝土[23-26]。

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本文編號(hào)：2736063