CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2020年
碳化硅中子探测器的实验研究
唐彬
Subtype硕士
Thesis Advisor夏晓彬
2020-08-01
Degree Grantor中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
Keyword碳化硅 中子探测器 蒙特卡罗 实验研究
Abstract随着全球经济的发展,能源危机及气候变化问题日益突出,低碳、安全、高效的核能可以满足未来能源的需求,为经济的可持续发展做出贡献。近年来,第四代先进反应堆由于具有良好的中子经济性、固有安全性、可持续发展、防核扩散等特点作为了世界各国的研究重点。为了保证反应堆的稳定运行,确保人员与环境的安全,需要对反应堆内的中子通量进行监测。但反应堆是一个属于高温、强辐射等特殊环境,传统的中子监测难以满足要求。碳化硅(SiC)探测器是基于近年发展起来的第三代半导体SiC材料,具有禁带宽度宽、位移阈能大等特性,可以承受在反应堆堆内高温、强辐射等环境下的中子监测。本文针对4H-SiC中子探测器,通过蒙特卡罗仿真软件Geant4模拟与实验测试相结合的方式开展探测器的中子探测性能、γ射线响应等研究。本文的主要内容如下:第一章为绪论部分。介绍了第四代先进反应堆核能系统的背景和反应堆内中子监测系统的功能,描述了4H-SiC中子探测器耐高温和抗辐射的优异特性及在国内外的研究现状,从而引出本课题研究内容。第二章为4H-SiC中子探测器研究的理论基础。本章介绍了4H-SiC中子探测器的结构、中子探测原理及性能指标,为课题研究提供了理论依据。第三章为4H-SiC中子探测器的模拟研究。本章介绍了蒙特卡罗仿真软件Geant4,描述Geant4仿真软件内设置4H-SiC中子探测器的几何、粒子源、反应的物理过程以及信息收集过程。参考熔盐堆内的中子和γ辐射场,采用Geant4仿真软件计算得出4H-SiC中子探测器的结构参数,~6LiF转换层为25μm以及4H-SiC灵敏层的厚度为80μm。此外,还计算得出4H-SiC中子探测器在~(252)Cf中子源下的中子探测效率为0.16%以及经过6cm聚乙烯慢化后的中子探测效率为0.23%,计算了~(60)Co源产生的γ射线在4H-SiC中子探测器内的能量沉积。第四章为4H-SiC中子探测器的实验研究。本章介绍了搭建4H-SiC中子探测器的实验测试平台、实验方案及在标准放射源的实验测试情况。采用~(252)Cf标准源和~(60)Co标准源测试了4H-SiC中子探测器的探测性能,计算结果表明4H-SiC中子探测器的中子探测效率与模拟结果相吻合,且具有很好的中子探测线性关系,~(60)Co源产生的γ射线在4H-SiC中子探测器能量沉积较少,可以通过设置能量甄别阈的方法进行中子和γ的甄别。第五章为总结与展望。本章总结了本文的主要研究成果,并提出未来的研究方向。
Pages68
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/32443
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2020年
Affiliation中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
First Author Affilication中国科学院上海应用物理研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
唐彬. 碳化硅中子探测器的实验研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2020.
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