热中子分析探雷的中子源慢化装置设计与优化

【摘要】：与传统的地雷探测技术相比,热中子分析(Thermal Neutron Analysis,简称TNA)探雷技术具有准确率高、虚警率低和对环境适应性强的特点,但探测速度较慢,制约了其广泛应用。为了提高地雷位置处的慢热中子通量,缩短探测时间,提出了一种基于252Cf的中子源慢化装置设计构型,主要包含中子慢化层、中子反射层、本底γ屏蔽层和侧向中子吸收层4个部分。采用数值模拟的方法比较了4种常用中子慢化(反射)材料的性能,优选高密度聚乙烯作为慢化材料,石墨作为反射材料。同时,为了满足辐射安全要求,对屏蔽材料的结构进行了优化计算。按照设计构型搭建了TNA探雷实验平台。在104n/s中子源强下优化了慢化层和反射层的厚度,测试了装置慢化效能,在107n/s中子源强下评估了装置辐射安全性能。结果表明,采用该装置可使地雷位置处的慢热中子通量提升11倍以上,并能有效保障辐射安全。