应用fluka模拟计算散裂中子源靶站能量沉积

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1、南开大学硕士学位论文应用FLUKA模拟计算散裂中子源靶站的能量沉积姓名：梁泰然申请学位级别：硕士专业：理论物理指导教师：喻纯旭201103中文摘要中国正在设计建造世界级的多学科应用大型科学装置一中国散裂中子源(ChinaSpallationNeutronSource，CSNS)。本文结合当前CSNS散裂中子源靶站的设计方案，选择使用了基于蒙特一卡罗方法的通用粒子物理模拟程序包--FL瞰，对散裂中子源靶站主体结构的能量沉积进行了模拟计算。通过与实验数据以及其他蒙特—卡罗模拟程序的计算数据进行对比，验证了

2、FLUKA程序在模拟计算散裂中子源靶站的能量沉积时所得数据的准确性。相应结论可以为应用FLUKA程序对散裂中子源靶站作进一步的模拟计算工作提供基本依据。首先用FLUKA模拟了质子打不同金属靶的热核测定实验，将FLUKA计算所得数据与实验数据进行对比，以此来验证高能段FLUKA所使用的物理模型和几种不同核的反应截面。然后采取与散裂中子源靶站的实际设计相当的靶材料，尺寸和入射质子能量，计算裸靶的泄漏中子谱。通过分析裸靶周围不同区域中的高能中子能谱和中子产额的角分布来了解反射体和屏蔽体中的能量沉积分布特点以

3、及基本的屏蔽要求。最后，为了交叉检验FLUKA程序对散裂中子源靶站能量沉积的计算结果，本文依据美国的强脉冲散裂中子源升级计划(IntensePulsedNeutronSourceUpgrade，IPNSUpgrade)的靶站四期(TargetStationIV)建立了几何模型，模拟计算了其各个部件上的能量沉积。将FLUKA的最终计算结果与IPNSUpgrade应用蒙特一卡罗模拟程序LAHET／McNP4C计算给出的数据进行了对比分析，结果表明两种程序计算所得的数据基本吻合。关键词中子，散裂中子源，靶站

4、，FLUKAIAbstractChinaisbuildingaworld-classlargescientificfacilities--ChinaSpallationNeutronSource)calledCSNS．TIlispaperconsidersthecurrentCSNStargetstationdesign,andheatcalculationforthemainstructureofspallationneutronSOurCetargetstationWasmadeusingapar

5、ticlephysicsMonteCarlosimulationpackage，FLUKA．Bycomparison谢血theexperimentalandotherMonteCarlosimulationdata,theaccuracyofFLUKAinheatcalculationfortargetstationhasbeenverified．Firstly,tocon】胁validityofFLUKAMonteCarlosimulationpackage，adirectnuclearheatin

6、gm戌tsurementexperimentWassimulatedwithFLUKA．Comparingwiththeexperimentaldata,confirmedthevalidityofFLUKAincalculatingenergydepositionofheavymentaltarget．Secondly,asimplecalculationforthedistributionofhighenergyneutronsaroundbaretargetwasperformedtoprovi

7、deabasisfortheshielddesignandt0aidinunderstandingtheenergydistributioninthereflectorandshieldofspallationneutronsourcetargetstation．Finally,adetailedgeometrymodelwassetupaccordingtothedesignofIPNSUpgradeTargetStationⅣ：TDtalenergydepositionvaluesofeachco

8、mponentarecalculated．FLUKAcalculationsWerecomparedwiththedataobtainedbyLAHET／MCN]P4C，andtheconclusionWasthatthecalculatingresultsofthetwocodesagreewitheachotherwell．KeyWordsneutron,spallationneutronsource，targetstation,FLUKAII引言第