硼化钨材料中子屏蔽性能及次级γ 剂量产生的模拟研究

池晓淼 韩毅 刘立业 陈法国 李国栋 沈华亚 杨明明 孙岩松

摘 要：对辐射防护材料硼化钨的中子吸收和次级γ 射线屏蔽性能进行分析。采用Geant4 程序，对材料厚度0～2 cm、能量为热中子～20 MeV 的入射中子进行模拟分析。研究结果表明：（ 1） 硼化钨材料主要作用于热中子～10-2 MeV 中子的吸收屏蔽。由不同材料对应的中子宏观分出截面和材料密度可知，厚度一定时，W2 B5 的中子吸收性能最优，质量一定时，WB4 中子吸收性能最优。以热中子为例，W2 B5 材料的中子宏观分出截面约为B203 材料的8. 67 倍，是PB202 屏蔽材料的40. 59 倍;（2） 相比于传统中子吸收材料，W-B 系化合物在低能中子吸收方面优势更为显著;（3） 随着入射中子能量的增大，次级γ 剂量对总剂量的贡献呈下降趋势;随着硼化钨材料厚度的增加，次級γ 剂量对总剂量的贡献不断升高。为明确硼化钨应用场景及优势，实现中子源屏蔽装置的优化设计提供数据参考，具有实际的工程指导价值。

关键词：硼化钨系化合物;Geant4;中子吸收;次级γ 射线

中图分类号：TL77 文献标识码：A