CSNS简化版实验缪子源的辐射和屏蔽设计

摘要

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)是一台基于散裂反应的大型多学科研究平台,于2018年8月竣工并正式运行.实验缪子源(Experimental Muon Source,EMuS)是CSNS未来规划建设的重要研究平台之一,其束流打碳靶能量为1.6GeV、功率为20kW.为了确保辐射安全要求,应用蒙特卡罗模拟软件FLUKA对该装置的瞬发辐射和剩余辐射进行了计算分析,以剂量限值进行了屏蔽优化设计.计算结果显示:靶区、准直区、垃圾桶和缪子输运线等辐射核心区域屏蔽体外部具有低的剩余辐射;内部设备,如碳靶、磁铁等,以及高能质子输运线真空管道活化严重,具有较高的剩余辐射,未来的维护升级需考虑远程操作方案和严格控制维护时间,以确保工作人员安全.FLUKA计算结果与Moyer模型半经验公式的计算结果基本一致,表明装置的屏蔽可以满足瞬发辐射防护要求.高能质子束轰击碳靶后的废质子束通量约1012cm-2.s-1,利用此条件可以考虑建设质子辐照实验平台以及中子辐照实验平台,并对辐照位置的本底进行计算和研究.