中子活化分析作为一种快速无损的检测手段,可以通过中子和物质相互作用产生的伽马射线的能量和计数对被测物质进行定性和定量分析,已应用在煤质分析,爆炸物检测和中子治疗等领域。东北师范大学研制的NG-9型D-T中子发生器是一种小型加速器中子源,能够产生14 Me V能量的快中子,最大产额为4×108 n/s。我们基于NG-9型中子发射头的材料和规格,使用蒙特卡罗模拟方法对中子发射头的屏蔽结构和热化结构进行了设计,对中子源的应用具有参考意义。在中子发生器运行过程中,中子发射头周围必须进行屏蔽,以保护操作人员免受中子和伽马射线辐射的损伤。在本研究中,我们使用MCNP5软件构建一个具有活化室和相应六个周围房间的普通建筑物。在活化室内,对中子发射头周围屏蔽结构进行设计,并预留空腔进行中子活化分析实验。为了确保周围房间中子和光子的总剂量率在可接受的剂量范围内,对几种屏蔽结构的设计进行了评估。结果显示,最优设计下操作人员的年操作时间可达到至少4056小时。由于氘-氚聚变反应产生的14 Me V中子通常需要被慢化进行热中子活化分析实验,我们另外设计了一套基于NG-9型D-T中子发生器的快中子束热化装置。首先建立了一个简单的实验系统,以验证MCNP模拟和实验的一致性。然后通过模拟优化热化装置慢化体的材料和尺寸以及倍增体,反射体和准直体的尺寸,以提高装置的热化效率。结果显示与初始实验系统相比,最终系统中穿过输出表面的热,超热,快和总中子通量分别增加了9.65、8.70、5.84和6.94倍。优化后的热化效率是初始实验装置的13.28倍。