一种基于仲氢的冷中子源概念：兼具高通量与高亮度
仪器与探测器
2024-10-07 v7
摘要
提出了一种采用高宽比矩形（HARR）仲氢（p-H2）慢化剂的棋盘或阶梯式组装的新型冷中子源（CNS）。结果表明，该设计可产生强度和亮度更高的中子束，比具有相同冷中子束截面、由单一慢化剂（平面或体状）构成的任何基于p-H2的CNS高出至多2.5倍。确定了此增益的两个限制因素：围绕反应堆堆芯或散裂靶的高密度热中子区的有限体积对慢化剂组装总长的约束，以及慢化剂壁的有限宽度。影响增益的其他因素可通过针对特定中子源的慢化剂-反射层组装的专用蒙特卡洛模拟揭示，这超出本通用研究范围。此外，慢化剂组装相对较大的长度使其用于短脉冲中子源非常困难。引入了计算p-H2慢化剂亮度的解析方法。由于亮度增益源于由主导单次碰撞过程产生的近表面效应，HARR慢化剂使冷中子亮度显著提升，至多达10倍。所得结果与MCNP计算高度一致。探讨了慢化剂中“低维（low-d）”概念：要实现亮度的实质性提升，慢化剂必须在几何上（HARR）和物理上均为低维，即慢化剂最小尺寸须小于热中子平均自由程。这解释了为何沿最长方向额外压缩慢化剂（ effectively使其呈管状）不会导致与慢化剂扁平化相当的显著亮度提升。
引用
@article{arxiv.2311.15389,
title = {A concept of a para-hydrogen-based cold neutron source for simultaneous high flux and high brightness},
author = {Alexander Ioffe and Petr Konik and Konstantin Batkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.15389},
year = {2024}
}