基于可控中子源的液面实时监控系统蒙特卡罗数值模拟

李权 王智健 王显南 张传举

【摘 要】针对某行业的具体应用，设计一款实时远程控制的中子辐射双准直实时液位测量系统。该系统采用脉冲中子源，依据物料遮挡中子射线导致探测计数率下降的原理实现料面位置的追踪。利用蒙特卡罗数值模拟方法对该检测系统进行理论设计与响应分析，具体包括检测系统结构参数、屏蔽体组合设计及辐射剂量统计与分析。模拟结果表明，该系统设计在精度要求范围内具有一定的可行性。系统中开窗宽度、开窗位置和屏蔽材料种类对探测器中子计数率，屏蔽材料种类、尺寸及组合方式对辐射剂量均有不同程度的影响，这为后续设备样机的设计与实验提供了理论依据。

【关键词】蒙特卡罗;料位计;屏蔽材料;辐射剂量

【中图分类号】TL81 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）04-0051-05

1 研究背景

在很多工业生产过程中，经常要测量一些工业物料的料位高度，比如原煤仓、煤粉仓的煤位测量，渣仓、脱水仓的渣位测量，电除尘灰斗、仓泵和灰库的灰位测量，闪蒸釜、反应釜等反应装置的料位测量等[1]。但对于一些精度要求较高的料位检测，受工艺条件、安全性和成本等诸多方面的限制，很难对此类反应设备中的料位做出精确的测量[1-2]。料位计按照测量方式可分为重锤式、雷达式、超声波式及射线式等[1]。其中，以射线式为主的核子料位计相比其他料位计，不受粉尘、颗粒度、介电常数、温度、潮湿度、挂料、电磁波、噪音等因素影响[3-7]。目前，某行业大范围地使用人工填料的方式对某项浇筑设备进行物料装填，而这种方式最大的缺点在于消耗大量人力及无法保证相关人员的人身安全。……