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随着我国加速器、反应堆以及航天等事业的发展,为了人员安全及航天材料的耐辐性,掌握辐射场的中子剂量越来越重要。它一般先通过获得中子能谱,然后再获得剂量。要获得准确的剂量,能谱测量的准不准至关重要。在中子辐射场,由于环境复杂,影响中子测量的因素很多,主要有以下两点:(1)散射中子的影响往往造成测量计数误差偏大;(2)辐射场中高能中子占比大,然而在中子周围剂量当量转换系数中高能中子转换系数比低能中子转换系数大很多,往往造成20 Me V以下中子谱仪测剂量时被低估的现象。在研制中子谱仪过程中如何消除这些影响,是亟待解决的问题。本论文利用蒙特卡罗方法围绕散射中子和中子剂量两方面校正开展了相关研究工作,主要获得如下研究成果:1)首先,研究了墙壁厚度对中子谱仪散射计数的影响。根据ISO推荐的校正室模型大小,研究了不同校正室模型对于抽注水多层同心球中子谱仪计数的影响,从而建立适合抽注水多层同心球中子谱仪中子校正室模型(根据ISO推荐的四种放射源241Am-Be、241Am-B、252Cf以及252Cf+D2O作为校正源),房间结构为700×700×350 cm3的半立方体。获得了32种水层下室散射、空气内外散射以及“放射源-探测器中心”距离对散射计数的影响:当谱仪慢化水层厚度小于6 cm时空气散射影响很小,散射率最高为5%,当慢化水层厚度大于6 cm时空气散射的影响趋近与0;校正室中墙壁的散射对抽注水谱仪计数影响较大,随着水层厚度呈指数衰减,墙壁散射率最高达到96%,最小为10%。2)其次,设计了抽注水影锥结构模型。比较分析了常规影锥与不同结构下抽注水影锥的质量大小和对中子的屏蔽效果,得到抽注水影锥为“Fe+水+硼酸”的组合下,厚度分别为15 cm、30 cm、5 cm时,抽注水影锥的质量最小,并且屏蔽效果优于常规影锥的3倍。3)第三,采用ISO推荐的影锥法,利用上述选取的最优抽注水影锥,并结合中子谱仪自身特点,采用抽注水影锥法建立了抽注水多层同心球中子谱仪中子周围剂量当量校正模型,获得校正因子N与谱仪水层厚度r符合公式N=0.83868-0.06482r(10)0.01239r2,并采用ISO推荐的半经验方法验证了该校正模型的正确性。4)最后,建立了抽注水多层同心球中子谱仪高能中子剂量估算校正模型。从IAEA 403号报告所提供的37种高能中子谱中,选取了6种具有代表性的高能中子谱(“KEK 12 Ge V Synchrotron Location 1”、“Tokyo University 1 Ge V Synchrotron On concrete roof,calculated”、“DESY,Leakage Neutron Spectra,1Heavy concrete shielding”、“DESY,Leakage Neutron Spectra,2 Heavy concrete”、“KEK 12 Ge V Synchrotron Location 5”、“Tokyo University 1 Ge V Synchrotron On concrete roof,measured”),利用MCNP程序计算了谱仪的模拟中子计数CR,和利用已知校正室的中子剂量得到校正因子CF。对于未知中子场,一方面,采用CF得到理论中子周围剂量当量H*(10)Cf-252;另一方面,结合谱仪的32种能量注量响应函数和中子周围剂量当量转换系数,获得了6种高能中子谱下抽注水中子谱仪的计算剂量当量值H*(10)spe;最后得到待测中子场的光谱修正因子。研究发现当水层厚度小于8 cm时,随着慢化层厚度的增加,修正系数逐渐增加最后趋向于1;当水层厚度大于8 cm时修正系数随着水层厚度的增加逐渐减小,对于不同的高能中子谱衰减趋势不同;通过对比241Am-Be和241Am-B三种标准中子源下谱仪的高能中子剂量估算修正因子,发现三者(252Cf、241Am-Be、241Am-B)计算的修正因子差值很小,只是在水层组合为11Pb110(由内而外第五层无水)和11Pb111(满水层)时差值高于10%,由于两种水层组合下谱仪测量241Am-Be和241Am-B中子源能谱时抽注水谱仪的中子计数误差造成的。本论文的主要创新点如下:1)基于抽注水多层同心球中子谱仪设计了“Fe+水+硼酸”抽注水影锥模型。该模型中间水可以根据需求进行抽注,具有造价便宜、中子屏蔽性能优良和携带方便等优点。2)利用抽注水影锥模型建立了抽注水多层同心球中子谱仪中子周围剂量当量校正模型,通过该模型获得了谱仪在252Cf中子场下的校正因子。3)以252Cf、241Am-Be和241Am-B 3种中子源作为标准中子源谱,获得了抽注水多层同心球中子谱仪对6种高能中子谱的高能中子剂量估算修正因子。