中子质询技术,是通过外加中子源诱发铀材料中的铀发生诱发裂变,进而通过测定相应的裂变中子信号而确定铀材料的相关属性的方法。由于中子具有较强的穿透性,中子质询技术相比其他非破坏性技术,在测量尺寸较大或重屏蔽条件下的铀材料时具有显著优势,在核材料测量及核保障领域中具有重要作用。本文使用开源的蒙特卡罗模拟工具包GEANT4,以几何结构为9×9和18×18的简化压水堆燃料元件为例,模拟了三种常见中子源(AmLi、D-D、D-T中子发生器)在经过聚乙烯慢化后对其进行中子质询测量的物理过程。在改变慢化体厚度的情况下,通过程序设定中子发生器发射的中子数并在质询过程结束后自动统计燃料元件中235U和238U裂变反应次数、产生的裂变中子数等,从而统计在不同慢化体厚度的情况下,质询过程中燃料元件中235U和238U的裂变概率(包括平均裂变概率和单位质量裂变概率)以及裂变中子占比。并且,通过改变燃料元件中235U的丰度,还比较了不同丰度(1.8%、3%、5%)的元件中235U和238U的裂变概率。除此之外,基于中子质询这一物理过程,还研究了 235U的裂变中子多重性分布,与劳伦斯实验室实际测量的235U的裂变中子多重性分布进行了比较。模拟结果表明:在该模拟条件下,当慢化体厚度变化时,利用三种中子源质询时,燃料元件中的235U和238U,其平均裂变概率均随着慢化体聚乙烯厚度的增加而降低。由于不同燃料元件在尺寸、235U和238U的质量上的差异,使得当使用这三种源质询时,在相同的慢化条件下(慢化体聚乙烯的厚度)不同燃料元件中235U和238U的裂变概率(平均裂变概率和单位质量裂变概率)均存在差异,18×18元件中235U和238U的平均裂变概率均大于9×9元件中其对应的平均裂变概率,而9×9元件中每克235U和238U的平均裂变概率更大。但235U和238U的裂变中子占比并未随元件的不同而显示出较大差异。当使用AmLi源中子质询时,燃料元件中235U裂变中子的占比大于80%。