本工作是基于蒙特卡罗模拟软件FLUKA对高能强流重离子加速器(HIAF)高能辐照终端感生放射性进行初步研究。该终端可运行质子最高能量为9.3 Ge V,最大流强是1.45×10^(12)pps(particle per second)。研究内容包括:(1)预测高能辐照终端内活化物质的放射性活度特性;(2)预测不同冷却时间高能辐照终端内残余剂量率分布。研究结果表明,HIAF正常运行时高能辐照终端内的感生放射性主要受束流垃圾桶活化产生的放射性核素影响。当加速器连续运行100天冷却4小时,垃圾桶表面残余剂量率为2.375 m Sv·h^(-1)。终端内空气中^(13)N和^(15)O动态饱和比浓度大于其对应的导出空气浓度。冷却水中^(13)N和^(15)O的活度大于对应的ALImin。该研究是HIAF辐射防护基础研究以及加速器环境影响评价的一项重要内容。
加速器驱动次临界系统C-ADS注入器Ⅱ采用强流超导质子直线加速器,设计流强达到10 m A。强流质子束产生的束流损失有可能损伤超导腔,需要专用的束流损失监测系统进行监测,束流损失探测器(BLM)需要在高能量沉积导致超导腔失超之前提供警报。通过MCNPX模拟计算10 Me V质子在半波谐振腔(HWR)不同位置损失产生的辐射场,比较选取超导腔管道进出口处4个位置为推荐束损探测器放置的位置,结合HWR腔结构和束损探测器选择的影响因素,计算了次级辐射在金刚石探测器中的能量沉积以及1°～5°不同质子入射角度对探测的影响。结果表明,根据不同位置处探测器的能量沉积关系可以推断出束损点;不同入射角度不会影响生成粒子的能量分布,只轻微影响生成粒子的数目。
利用蒙特卡罗程序FLUKA模拟计算了聚乙烯慢化球和辅助材料慢化球对低能中子到高能中子的响应函数曲线。结果表明,对纯聚乙烯球来说,随着聚乙烯层厚度的增加,响应曲线峰逐步右移,峰值在高能区有所下降,对20 Me V以上的中子,无论纯聚乙烯球的尺寸有多大,其响应均下降到很低的程度;对辅助材料慢化球来说,中子能量小于1 Me V时,辅助材料慢化球与聚乙烯慢化球的响应曲线相似,但当中子能量大于20 Me V时,中子与辅助材料层发生(n,xn)反应,慢化球的响应呈显著上升趋势。分析计算结果,最终能够确定宽能谱多球中子谱仪的尺寸组合。
