为能够快速评判实验测试方案和预估实验结果，建立了中子体通量的快速估算模型。理论上，封闭空间中子平均体通量与特征长度的平方成反比，且中子体通量的大小能反映散射中子注量强弱。采用蒙特卡罗模拟方法，计算得到了密闭实验大厅内中子的体通量，以及不同位置处的散射中子注量，并将模拟得到的体通量和散射中子注量拟合成便于工程实践中应用的解析表达式，拟合结果与模拟结果的相对偏差小于10%。研究结果表明，球形空间内中子的体通量与球半径的1.905次方成反比；密闭实验大厅的中子体通量与大厅横截面宽度的1.948次方成反比，与长宽比的0.775次方成反比；球形空间结构内，每个源中子的平均径迹长度约为半径的5.4倍，而长方体密闭实验大厅内，单个源中子的平均径迹长度为大厅特征尺度的2~3倍。

在点反应堆理论的基础上，建立了研究散射中子影响超瞬发临界系统动态行为的模拟计算方法,利用CFBR-Ⅱ堆的脉冲实验验证了该方法的正确性。通过分析计算表明,在超瞬发临界状态,散射中子的影响包括增加反应性、使脉冲波形后沿展宽和增加脉冲裂变产额。建立的模拟计算方法为预测脉冲堆外各种物体产生的散射中子的动力学效应提供了途径,对提高脉冲堆的核安全有应用价值。

根据辐射屏蔽后5.5 m测点处的辐射场情况,分别设计了电流型探测器系统和成像型探测器系统.通过Geant4数值模拟分析可得:在面密度达到10 mg/cm2、初级中子产额为1012时,电流型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比达到40∶1;在面密度达到10 mg/cm2、初级中子产额为1011时,成像型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比好于10∶1;面密度增大时,信噪比有所改善;但是当初级中子产额达到1012时,出现中子信号重叠现象,可通过缩短曝光时间或者减小塑料闪烁体厚度来降低中子重叠率.

在惯性约束聚变实验中,用下散射法诊断燃料面密度对本底的屏蔽要求较高.分析了神光Ⅲ主机纯氘燃料靶在实际诊断环境中产生的本底辐射场,通过蒙特卡罗方法得知测量点处散射本底主要来源于初级中子与真空腔室、周围诊断平台、天花板和地板的作用.据此分析选取合适的材料和屏蔽方案.通过模拟计算,得到尺寸优化后的准直器设计方案,该方案达到了实验要求.

采用粒子输运程序MCNP与FORTRAN，MATLAB程序相结合，对一种5单元结构的中子散射相机原型进行了蒙特卡罗模拟，对252Cf裂变中子源进行了图像、能量的重建。结果表明：该相机的能量分辨力为9%左右，角分辨与闪烁体的体积有关; 中子能量为2 MeV左右时，散射相机的探测效率达到最大值; 源的距离、闪烁体尺寸、前后面板距离、事件数等对重建图像的分辨力都有不同程度的影响; 散射相机可以获得裂变中子源的能谱形状，但系统的结构、探测阈值等会使能谱测量造成一定的偏差。该理论工作的结论可推广到由更多单元组成的散射相机中使用。

基于ICF中子半影成像分辨力的要求, 利用蒙特卡罗方法, 模拟了4种系统模型的点扩展函数, 分析半影孔装置、靶室和中子束流通道的钢管、高密度内爆靶丸的散射中子对点扩展函数的影响; 模拟了平面中子源在4种模型中的半影成像,并用维纳滤波方法重建, 分析了散射中子对中子半影成像诊断的影响。模拟结果表明:半影孔装置、靶室等的散射中子不会造成点扩展函数的变形, 仅仅增加本底, 对诊断的影响可以忽略; 高密度内爆靶丸的散射中子会造成点扩展函数的平滑, 但对诊断的影响有限。

介绍了热中子照相的MCNP数值模拟方法,模拟了300#反应堆Maxwell谱热中子束穿透样品射到转换屏的过程,给出了热中子对铝、铅、铁、铜的穿透能力,分析了引起模拟与实验结果不同的原因.通过模拟得到了清晰的图像,对比数值模拟与在300#反应堆中子照相装置上的实验结果,数值模拟结果图像与实验结果图像非常相似;散射中子对图像的影响也符合相同的规律,随着样品与转换屏之间的距离的增大,散射中子对结果图像的影响越来越小,当样品与转换屏之间的距离为样品尺寸的2倍时可以忽略散射中子的影响.