硼砂材料的中子屏蔽性能研究

摘要

硼砂材料中富含硼元素,硼元素中的10B对中子有较高的吸收截面,为了系统地研究硼砂材料的中子屏蔽性能,以便为实践中采用硼砂作为中子屏蔽材料提供理论指导,建立了硼砂屏蔽单束中子源的屏蔽计算物理模型,采用蒙特卡罗方法,模拟研究了硼砂对不同能量中子屏蔽性能受硼砂层的厚度、硼砂含水率及硼砂压实密度等因素的影响规律.研究结果表明,同等厚度的硼砂或聚乙烯屏蔽材料相比,硼砂对中低能中子的屏蔽性能优于聚乙烯,对中高能中子的屏蔽效果则与聚乙烯相当;硼砂中的结晶水对中子具有慢化作用,若去除硼砂中的结晶水制成无水硼砂,则无水硼砂的屏蔽效果略差于聚乙烯;硼砂与铁等重金属的组合屏蔽材料,对裂变中子源也能起到良好的屏蔽效果,可用于替代聚乙烯-铁复组合屏蔽材料.