来源：X-MOL

研究了稀土镍合金的热中子屏蔽性能，特别关注各种稀土元素及其浓度对中子传输系数的影响。镍基合金 GH3535 的厚度为 0.5 cm，掺杂了单晶或二元稀土元素。使用蒙特卡洛模拟方法评估热中子传输系数。分析的关键参数包括宏观吸收和散射截面、次级 γ 剂量和反冲电子的位移辐射损伤。结果表明，GH3535 中的热中子主要通过散射损失能量，从而实现了 7.24 × 10?1 的高传输系数。钆 （Gd） 是一种具有最大热中子微观吸收截面的稀土元素，掺入 GH3535 中，形成单稀土镍合金 Gd-Ni。Gd 的引入显著提高了 Gd-Ni 合金的吸收能力，在 1.50 wt% Gd 时实现了 2.52 × 10?6 的传输系数，次级 γ 剂量为 2.32 × 10?5 pSv·s?1。二元 Gd-Ni 合金与其他稀土元素，如钐 （Sm）、铕 （Eu） 和镝 （Dy） 的进一步掺杂，形成了二元稀土镍合金 Gd-Re-Ni，并显著提高了屏蔽效果。与 Gd-Ni 合金 （1.5 wt% Gd） 相比，热中子传输系数降低了 64.47 % （1.0 wt% Sm）、54.68 % （1.0 wt%，Eu） 和 15.13 % （1.0 wt%，Dy）。次级 γ 剂量随不同的掺杂剂而变化，Eu 显着最小化了 γ 暴露，在 1.0 wt% Eu 时产生 2.29 × 10-5 pSv·s-1 的剂量。 同时，Eu、Sm 和 Dy 的掺杂降低了 Gd-Re-Ni 合金的每原子位移 （DPA），从而提高了其对辐照损伤的抵抗力。该研究表明，稀土元素（尤其是 Eu 和 Dy）的掺入可显著提高镍合金的热中子屏蔽能力，同时减少二次伽马辐射和辐照损伤。这些发现为先进中子屏蔽材料的设计和应用提供了重要的理论支持。