基本信息
- 项目名称：
- 快中子照相的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本论文主要是通过FLUKA软件对快中子照相技术进行模拟实验，对快中子照相的原理及过程进行研究。通过对中子照相技术的调研，了解了中子照相的原理、方法和特征。然后通过对FLUKA软件的学习，对快中子照相进行模拟。 通过FLUKA软件的模拟，建立了不同的的模型。比如改变物质的形状，改变中子的能量，转换屏的厚度，转换屏的材料等因素，研究影响快中子照相的主要因素，并给出相应的结论。
- 详细介绍：
- 论文分析了快中子照相在中子照相中的应用，采用FLUKA软件对简单模型的快中子照相进行了模拟，得到了清晰的相对中子能损图和屏位置的能量沉积图，铁与空气的分界面的分辨效果比较好。 论文对影响中子照相质量的因素进行了分析和研究。在中子能量为主要研究因素时发现快中子照相的试验中相应的中子能量应当对应相应合适的靶核厚度，这样才能得出好的照相结果；在研究中子注量率时发现子照相的时间越长，中子在转换屏上积累的注量率就越高，照相的质量就会越好；中子注量率为10^7n/cm2•s就可以检测到毫米级的缺陷，随着中子注量率的增加缺陷的尺寸也可以更小，所以快中子照相优势也是很明显的；在研究被检测物为主要对象时，发现，无论被检测物是太厚还是太薄都会影响能损的对比度，进而影响照相的质量，并通过这个实验模拟我们可以得出，在4.5Mev的快中子照射下选择5cm左右的检测物其照相质量相对较好；最后得出转换屏聚丙烯：ZnS=1:0.5~1:1时，能损对比度较好，相应的输出地光强较强，照相质量也会较好。 从本论文可以看出，使用FLUKA软件对中子照相进行模拟是可行的。通过FLUKA软件，我们可以模拟不同的因素在中子照相起的作用，而且可以找出最优的方案以获得清晰地照相效果。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 中子照相具有能够区分轻材料和金属的能力，这使其在许多学科中得到了应用。在材料科学中，中子照相用于检查飞机零件的腐蚀状况，以及水在混凝土中的渗透情况。对于核工程来说，利用成像技术来检查氢化锆包壳管，钚针，检查放射性废料和核弹头。在生物学中，可以观察到水在植物和木头中的渗透。特别的，中子照相在发现材料中的气孔、裂缝和轻微的 缺陷方面性能优异。最重要的是，中子照相是一种无损成像的方法。是对传统的X 射线、射线辐射成像的理想的补充。自从上世纪30年代到现在，热中子照相技术得到了长足的发展，但是对一些基本的问题（如：相位比较法成像过程中，对象轮廓增强的原因；中子散射造成的成像质量的下降；本底干扰的排除等）还没有得到很好的解决。所以对于既含有轻元素材料，又含有重元素材料，结构又较复杂的对象，热中子成像的质量还很不理想。本项目将针对该问题从中子束的准直、漂移、与样品相互作用、中子探测等过程进行细致的模拟计算研究，从而从原理上找到造成复杂结构对象成像质量下降的原因，给出可行性的解决方案。
科学性、先进性
- 通过FLUKA软件，建立数学，物理模型，对影响中子照相的质量的因素比如快中子能量、靶物质的厚度、靶物质材料，转换屏的材料等模型进行模拟。获得用于中子成像的仿真程序，用于进一步的科研和教学演示。完成达到本科毕业论文水平的结题报告。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年“第一批大学生科研立项”中获得学校资助并成功优秀结题； 2009年-2010年“科研训练”成功优秀结题； 2011年获得哈尔滨工程大学“五四杯”挑战赛二等奖。
作品所处阶段
- 理论和模拟阶段
技术转让方式
- 技术
作品可展示的形式
- 论文和仿真
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 在中子源一定的情况（最常见的热中子源），对于具有复杂结构的目标进行中子照相，要获得较高的位置分辨和灵敏度必须从中子的成像算法、中子探测器和降低本底干扰几个方面来寻求解决途径。热中子照相的整套设备比较复杂（尽管相对于冷中子源相应的设备简单、廉价），一个普通照相终端造价需要一两百万人民币。所以对中子照相整体技术的研究必须依靠理论计算和计算机模拟。本文完成对快中子照相的原理、系统、装置，发展现状等详细的调研。通过FLUKA软件，建立了模拟模型，对照相进行仿真，同时模拟不同的因素在中子照相起的作用，并能进行简要分析而且针对性的得出最优的方案以获得清晰地照相效果。
同类课题研究水平概述
- 从世界中子照相的发展1948年，H．Kallmann发表了一篇关于中子照相的论文，其技术沿用至今[7]；1956年，J．Thewlism成功地在反应堆中子源上进行了中子照相。1979年欧洲就成立了原子能联营中子照相工作集团和子集团。每年召开年会一次．颁发了中子照相手册和反应堆燃料的中子照相参考标准。我国的中子照相可以追溯到60年代初，中国原子能科学院朱家等人在研究性重水反应堆上由中子通过有关材料的强度交化，完成了我国第一颗原子弹引爆中子源的最终质量检测。1978年袁海荣教授在《中子源及其应用》中对中子照相及其应用做了详细描述。80年代初，清华大学核能研究院等单位曾在反应堆上开展过热中子照相的研究工作，是我国首批建成的能投入正式运行的堆热中子照相系统。
