中子煤质分析实验中应用蒙特卡罗模拟方法进行煤层厚度变化的研究

摘要

本文介绍了利用瞬发γ中子活化分析方法进行物质元素分析的研究现状，脉冲中子煤质分析实验原理，MCNP程序及计算方法。在中子煤质分析仪测试屏蔽体固定的情况下，利用MCNP程序分别进行了烟煤、褐煤煤层厚度变化的模拟计算，在煤箱尺寸不变时，分别进行了烟煤、褐煤厚度从1cm到30cm的变化计算，以煤质主要元素碳、氢、氧的特征γ射线计数做参考，每变化1cm计算一组数据，经过比较模拟结果给出最佳煤层厚度：对烟煤来说，当煤层厚度为14cm-24cm时，各元素的特征峰面积有相应的较大值；对褐煤来说，当煤层厚度为18cm-24cm时，各元素的特征峰面积有较大值。根据试验装置和不同煤质综合考虑后，选择煤层厚度大致为18cm-24cm时，对不同煤种的主要元素的特征峰面积及γ射线总计数都有较好的效果，可准确计算出煤质中碳、氢和氧等元素的百分含量，进而为准确计算出煤炭低位热值、全水分、灰分和挥发分等工业值奠定了较好的基础。 应用蒙特卡罗模拟方法进行煤层厚度变化的研究，其研究结果的应用可更合理设计测试煤箱的大小及合理的煤层厚度，可大大提高煤质分析仪的测量精度。

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引 言

第一章瞬发γ中子活化分析方法综述

1.1瞬发γ中子活化分析方法的历史及研究现状

1.2瞬发γ中子活化分析技术应用

1.3中子活化分析方法与原理

1.3.1中子与物质相互作用

1.3.2 PGNAA的基本原理

1.3.3煤质检测原理

1.3.4元素含量与特征峰计数的关系

1.4脉冲中子煤质快速分析装置介绍

第二章蒙特卡罗方法与MCNP程序

2.1蒙特卡罗方法简述

2.2 MCNP程序

2.2.1 MCNP程序的发展历史及现状

2.2.2 MCNP程序的主要特点

2.3蒙特卡罗方法在粒子输运问题中的应用

2.3.1中子在介质中输运的蒙特卡罗方法模拟

2.3.2光子在介质中输运的蒙特卡罗方法模拟

2.4抽样的理论描述

2.5 MCNP误差的估计

2.6 MCNP效率因素

2.7减小方差的技巧

第三章物理模型的建立及模型计算

3.1模拟内容的确立

3.2几何模型的建立及MCNP模拟计算

3.3 INP文件

第四章计算结果及分析

4.1不同厚度烟煤特征γ射线能谱比较

4.2烟煤褐煤特征γ射线能谱比较

4.3不同厚度褐煤特征γ射线能谱比较

结 语

参考文献

后 记