現(xiàn)階段,磁約束聚變實(shí)驗(yàn)裝置以氘(D)等離子體脈沖放電為主,這一過(guò)程的產(chǎn)物主要是氦-3(~3He)和中子(n),以及微量的副產(chǎn)物氚。由于氚的總量極少,且衰變產(chǎn)生的β射線(xiàn)穿透能力弱,對(duì)環(huán)境及人員的危害低。因而,聚變實(shí)驗(yàn)裝置停機(jī)期間輻射防護(hù)的重點(diǎn)是材料中子活化產(chǎn)生的次級(jí)電離輻射。通常采用計(jì)算機(jī)模擬的方法來(lái)評(píng)估中子活化產(chǎn)生的電離輻射劑量水平。然而,對(duì)復(fù)雜的裝置結(jié)構(gòu)和等離子體脈沖放電過(guò)程的簡(jiǎn)化,導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)際情況存在較大差異。為掌握EAST聚變實(shí)驗(yàn)裝置等離子體脈沖放電期間材料的實(shí)際活化情況,本文開(kāi)展了裝置常用金屬材料的中子活化實(shí)驗(yàn)研究。利用等離子體脈沖放電期間產(chǎn)生的中子輻射場(chǎng)對(duì)布置在裝置周?chē)慕饘贅悠愤M(jìn)行輻照。輻照后的金屬樣品采用高純鍺(HPGe)探測(cè)器進(jìn)行γ能譜測(cè)量,并結(jié)合總峰面積法、Wasson峰面積法和曲線(xiàn)擬合法對(duì)所測(cè)能譜進(jìn)行分析。為準(zhǔn)確計(jì)算放射性核素的電離輻射劑量率,采用蒙特卡羅程序(MCNP)對(duì)探測(cè)器的峰效率及總效率進(jìn)行模擬刻度,并通過(guò)自主編寫(xiě)的程序計(jì)算了Y能譜測(cè)量過(guò)程中存在的級(jí)聯(lián)γ射線(xiàn)的符合效應(yīng)修正因子。γ能譜的分析表明,Wasson峰面積法具有較高的計(jì)算精度。此外,放射性核素劑量率的計(jì)算結(jié)果表明~(56)Mn是EAST裝置停機(jī)后較短時(shí)間內(nèi)(50 h)電離輻射劑量的主要貢獻(xiàn)者,而~(60)Co、~(58)Co、~(59)Fe、~(51)Cr、~(54)Mn、~(76)As以及~(99)Mo等核素,在EAST裝置停機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間后(50 h)成為停機(jī)劑量的主要貢獻(xiàn)者。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TL631
【部分圖文】：

ｅ＝Ｂ／Ａ?（１．３）??由一系列核素的比結(jié)合能連成的一條曲線(xiàn)稱(chēng)為比結(jié)合能曲線(xiàn)ｍ，如圖１．１所??示。比結(jié)合能曲線(xiàn)的形狀呈中間高兩端低，在核素５６Ｆｅ附近曲線(xiàn)有一個(gè)峰，比??結(jié)合能的這種形狀說(shuō)明輕核和重核結(jié)合的較中等質(zhì)量核松，即輕核和重核的比結(jié)??合能要小于中等質(zhì)量核的比結(jié)合能。因此，當(dāng)重核裂變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核碎片??時(shí)，ｅ由小變大，這一過(guò)程伴隨著能量的釋放，例如２３５Ｕ的（ｎ，?ｆ）反應(yīng)，２３５Ｕ??俘獲一個(gè)中子形成復(fù)合核２３６Ｕ，隨之裂變成兩個(gè)中等質(zhì)量的裂變碎片，＾由７．５９??ＭｅＶ增加到８．５?ＭｅＶ，每一次裂變反應(yīng)釋放約２１５?ＭｅＶ的能量。當(dāng)兩個(gè)輕核融??合成一個(gè)中等質(zhì)量的核時(shí)，ｅ同樣由小變大，這一過(guò)程也伴隨著能量的釋放。例??如Ｄ－Ｔ聚變反應(yīng)

式中ｄＤ表示出射粒子方向在０?—０?＋?ｄ沒(méi)和０?＋?ｄ＃范圍內(nèi)的立體角。??反應(yīng)截面的大小與靶核的種類(lèi)和入射粒子的能量有關(guān)，反應(yīng)截面隨入射粒子??能量的變化曲線(xiàn)稱(chēng)為激發(fā)曲線(xiàn)，如圖１．３所示，核素６３Ｃｕ俘獲反應(yīng)（ｎ，?Ｙ）截面隨??入射中子能量的增加而減少，同時(shí)，在熱中子區(qū)存在共振區(qū)。??ＥＨＤＦ?Ｒｅｑｕｅｓｔ?４８３６，?２９１８－Ａｐｒ－＾２，１２：３３：２４??１０?ｍ?１０－？?１??１０－Ａ〇?ｌ〇－？?１??Ｉｎｃｉｄｗｉ＇ｔ?Ｅｎｅｒｗ?（ＨｅＵ）??圖１．３?？Ｃｕ?（ｎ，Ｙ）?ＭＣｕ反應(yīng)截面隨入射中子能量的變化曲線(xiàn)Ｗ??２．中子與原子核的相互作用??中子與原子核的相互作用過(guò)程包括彈性散射（ｎ，?ｎ），非彈性散射（ｎ，?ｎ＇），??輻射俘獲（ｎ，Ｙ）和核裂變（ｎ，ｆ）等。這些作用截面的大小與中子的能量相關(guān)。??根據(jù)中子能量的不同，我們可以將中子劃分為幾個(gè)能區(qū)，其中能量大于１０５?ｅＶ??的中子稱(chēng)為快中子，０．５?ｅＶ？１０５?ｅＶ能區(qū)的中子稱(chēng)為慢中子，能量小于０．０５?ｅＶ??的中子稱(chēng)為冷中子

??如圖１．４所示，圖中符號(hào)Ｎ１－Ｎ１３表示中子劑量探測(cè)器安裝位置，Ｇ１－Ｇ１３表示Ｙ??劑量探測(cè)器安裝位置。這１３個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要分布在ＥＡＳＴ裝置大廳內(nèi)外及入口處’??控制室，辦公樓這些人員密集區(qū)域。??為確保輻射劑量安全，在線(xiàn)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)準(zhǔn)確可靠地提供各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)??劑量率。ＥＡＳＴ裝置以Ｄ－Ｄ等離子體脈沖模式運(yùn)行，因而大廳內(nèi)的中子和Ｙ劑量??率變化較大。裝置脈沖放電期間中子和Ｙ瞬時(shí)劑量率較高，但持續(xù)時(shí)間短約（０？９??秒），放電結(jié)束后大廳內(nèi)輻射劑量率迅速衰減到較低水平，且維持時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)??（約１５分鐘）。因此，對(duì)于ＥＡＳＴ裝置大廳內(nèi)的中子和Ｙ劑量探測(cè)器，要求其具??有動(dòng)態(tài)范圍寬、時(shí)間響應(yīng)快等特點(diǎn)，以防止出現(xiàn)脈沖放電期間探測(cè)器漏計(jì)數(shù)嚴(yán)重??的情況出現(xiàn)�？紤]到大廳生物屏蔽墻較好的屏蔽效果
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2873088