反冲质子卡阈中子探测靶室偏转磁场设计

准确测量脉冲辐射场特征参数对研究核装置反应过程、开展核技术应用具有重要意义.为解决ICF聚变初级中子等高能中子的精确测量及面临的伴随X/y干扰问题,研究了反冲质子高能量卡阈中子探测靶室的 γ和中子灵敏度随偏转磁场的变化.首先,分析了中子探测靶室的X/γ干扰主要来源,在密封窗口处和靶腿位置分别设置清扫磁场和偏转磁场,降低探测器对X/γ和次级电子的响应.然后,详细计算了靶室灵敏度随所加磁感应强度和方向的变化.模拟结果表明:在密封窗口处设置高强度清扫磁场可一定程度降低靶室对X/y灵敏度,在靶腿处设置偏转磁场对X/y响应的抑制效果更好;靶腿处偏转磁场使聚乙烯靶上产生的次级电子向靶腿内侧方向偏转时效果更优;偏转磁场对中子灵敏度的影响与靶室反冲质子卡阈能量和磁场方向有关,强偏转磁场会使系统的高能中子灵敏度响应曲线发生显著变化,在应用中必须仔细考虑.最后,精细测量了探测靶室靶腿内偏转磁场的3维分布,计算了靶室中子和X/y灵敏度随射线能量的变化.理论计算数据与CPNG-400高压倍加器14.9 MeV准单能中子灵敏度标定结果对比,相对偏差小于3％,理论值与实验结果评价在不确定度范围内一致.