瞬发伽马中子活化分析(PGNAA, Prompt Gamma Neutron Activation Analysis)是基于俘获中子发生核反应产生瞬发γ特征射线的核分析技术,具有较高的灵敏度和非破坏性等优点,其应用范围日益广泛。本论文以中国原子能科学研究院(CIAE, China Institute of Atomic Energy)的先进研究堆(CARR, China Advance Research Reactor)中子活化分析平台基础建设项目为依托,以满足热中子瞬发伽马活化分析系统建设的迫切需要为目标,在参考国际上先进实验室的PGNAA系统建设经验基础上,完成了按高标准要求建立CARR堆中子瞬发伽马活化分析系统的设计。论文的研究目的是：采用蒙特卡洛方法为该装置系统进行屏蔽设计,确定装置的整体结构。根据CARR堆的源项数据,使用MCNP5版蒙特卡罗程序,对PGNAA系统装置进行较为细化的模拟计算,基本确定了系统装置的屏蔽材料和相关部件几何参数。为该系统顺利建设提供技术参考数据。本论文开展的工作主要有以下几个部分：(1)根据中子和光子与物质相互作用特性的不同,模拟了待选的几种屏蔽材料透射率,根据相关辐射防护要求,推荐了可选取的堆外装置屏蔽材料,为下一步堆外屏蔽体设计提供理论依据。(2)通过提供堆内源项数据,对堆外屏蔽体进行模拟设计,选用重混凝土,密度为5.0g/cm3,对堆外准直管道进行屏蔽,同时准直管道内部进行准直设计,使从堆内引出到样品室的束流限束在一个直径为2cm的孔径内。再次通过采用MCNP5程序对样品室、束流阻止器和探测器进行了屏蔽设计,选取合适的屏蔽材料和较为合适的屏蔽体形状,使之完善屏蔽设计达到尽可能地减少本底产生,同时减少散射的中子对探测器进行损伤照射,从而降低此系统周围的剂量当量率,达到辐射防护要求。(3)根据瞬发伽马射线的特点选取合适的探测器,组成探测系统,同时对该系统的探测器进行了能量和效率刻度并初步完成了瞬发活化实验。在上述工作基础上,本论文模拟设计出整个PGNAA系统的屏蔽设计,包括堆外准直屏蔽设计、样品室设计、阻止器设计和探测系统设计。同时对探测器进行了能量和效率刻度。本论文一系列的工作对以后系统平台的顺利搭建和实施提供了一个初步的设计依据。为今后顺利完成基于CARR堆的热中子PGNAA系统提供了必要的技术支持与理论依据。