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可控核聚变能被公认为是解决人类未来能源危机的最佳途径之一,聚变反应堆中的结构材料在高强度快中子场中辐照的损伤问题是决定聚变堆研究成功与否的关键因素。截至目前为止,由于中子源通量等条件的限制,有关聚变堆结构材料快中子辐照损伤实验研究仍无法开展。中国科学院近代物理研究所提出了研制小型高通量快中子材料辐照装置（CMIF）的研究计划,该装置将利用超导直线加速器加速强流氘离子轰击流动的金属铍颗粒靶,发生9Be（d,n）反应产生高通量快中子辐射场来模拟聚变反应堆中的中子辐照环境,为聚变堆结构材料的研究提供实验条件。基于CMIF项目的需求和9Be（d,n）反应截面实验数据及评价数据缺乏的现状,本论文开展了9Be（d,n）反应中子源的中子学特性参数的理论计算及模拟研究;开展了Be颗粒靶条件下9Be（d,n）反应加速器中子源中子辐射场的特性参数、样品及靶结构材料的快中子辐照损伤和放射性分析等方面的M-C模拟研究,目的是为CMIF项目的设计提供基础数据。另外,9Be（p,n）反应加速器中子源也是有潜力成为聚变堆结构材料辐照损伤的一种快中子源,本论文采用阈活化法开展了9Be（p,n）反应加速器中子源的特性参数的实验测量,其目的是一方面研究9Be（p,n）反应加速器中子源的特性,另一方面,为将来9Be（d,n）加速器中子源的中子学特性的实验研究准备条件和积累经验。论文的具体研究内容如下:1.针对厚Be靶加速器中子源,研究并发展了多层（Multi-layer）薄靶近似模型计算9Be（d,n）反应中子源的中子能谱、中子角分布及中子产额的方法。采用TALYS程序计算了氘束流能量从0.5MeV到102MeV范围内9Be（d,n）反应产生中子的双微分截面,并与实验数据进行了比较;利用所发展的Multi-layer模型计算了9Be（d,n）反应中子的能谱,与实验数据进行了对比。比较结果显示,当入射氘束能量小于等于25MeV时,计算结果与实验数据符合的较好;而在氘束能量较高时,计算结果与实验数据存在显著差异,主要的差异表现为,双微分截面和中子能谱实验数据在近似氘入射能量的一半处出现明显凸起,入射氘束能量越高,实验数据的凸起越显著,分析原因可能主要是氘核的弹性破裂和质子削裂反应所致,说明TALYS程序物理模型对氘核的破裂和削裂反应描述不够完善,需要发展新的模型加以合理描述。2.研究了包含弹性破裂、削裂、预平衡、复合核及多次预平衡等反应过程的统计模型,在充分考虑较高氘能量下的弹性破裂、削裂反应的基础上,采用统计模型,重新计算了氘能量大于25MeV小于102MeV的9Be（d,n）反应的双微分截面,在此基础上,计算了9Be（d,n）反应的中子能谱、中子角分布和积分中子产额,并与实验数据进行了对比,结果显示,基于TALYS程序（0.5MeV-25MeV氘束能量）结合统计模型（26MeV-102MeV氘束能量）计算的双微分截面,计算所得的中子学特性参数能够较好的与实验结果相符合。3.针对CMIF计划所提出的Be颗粒流靶,基于所计算的9Be（d,n）反应中子特性参数和靶系统结构,构建了模拟模型,采用MCNPX模拟了Be颗粒流靶和50MeV氘能量条件下中子的增殖效应,得到增殖系数约为1.046;模拟研究了中子对Be颗粒流靶斜槽背板的辐照损伤,结果显示在年满功率运行5000h、束斑尺寸为0.5cm×1.0cm下,背板上中子辐照损伤产生的最大辐照剂量高达100dpa/fpy,设定背板316L最大可承受的辐照剂量为10dpa,则运行500h,背板就须更换。采用蒙卡程序PHITS对D-Be反应辐照500h之后靶和背板的放射性活度、剂量等进行了模拟和分析,发现辐照500h之后背板中最大活度可达2.5×1012Bq,冷却10年之后也只能降低到1010Bq。背板周围的最大剂量可达3.8×105μSv/h,冷却10年之后才能降到1.0μSv/h,因此更换背板和对背板的后续操作都需要在热室中进行。最后对紧靠背板放置的被辐照铁基样品在满功率年运行下的损伤程度进行了分析。4.开展了阈活化法中子能谱的实验研究。利用中科院近代物理研究所的超导直线加速器加速的20.34MeV质子束轰击静态Be颗粒靶发生9Be（p,n）反应产生中子,完成了阈活化片的辐照实验。利用所建立的HPGe-γ谱仪系统测量了各活化片的γ能谱,由此计算给出了各活化产物的单核反应率、辐照结束时刻的活度等数据,并与MCNPX+ORIGEN耦合模拟计算结果进行了比较,结果显示,两者符合较好。在上述工作的基础上,采用SAND-II迭代程序完成了解谱,给出了四个中子出射方向的中子能谱。另外,利用MCNPX计算的单群截面,结合实验测量的单核反应率,经数据处理得到了7群能谱实验数据及各个角度的中子通量,通过分段积分得到20.34MeV质子能量下,9Be（p,n）反应中子的产额约为1.64×1014n/（s mA）,即单位质子的中子产额为0.026n/p。