联合国原子辐射效应科学委员会第51次会议

采用点核积分方法计算了广东大亚湾核电站周围建筑物对地面沉积源的屏蔽因子，计算中考虑了地面沉积源，外墙沉积源及顶沉积源对室内计算点剂量的贡献，还考虑了用0．5MeV,0.75MeV,1.25MeV三组能量光子分别代表软、中、硬三类光子。计算结果给出了一层尖顶建筑物，老式二层楼房，新式三层楼房和多层大型办公楼楼房对平面沉积源的屏蔽因子推荐值分别为0．22，0．15，0．10和0．03，文中对外墙厚度，门窗面积与外墙总面积之比例及光子能量对屏蔽因子的影响进行了讨论。     

大亚湾地区建筑物辐射屏蔽因子的计算

采用点核积分技术计算了大亚湾地区建筑物对平面沉积源及飘过烟羽的屏蔽因子。计算中考虑了地面沉积源、外墙沉积源及屋顶沉积源对室内参考点剂量的贡献,还考虑了用0.5 MeV,0.75MeV和1.25 MeV三组能量光子分别代表软、中、硬三类光子。计算结果给出了一层、二层、新式三层及大型办公楼房对平面沉积源的屏蔽因子推荐值分别为0.22,0.15,0.10和0.03,对飘过烟羽的屏蔽因子推荐值分别为0.16,0.10,0.08和0.03。最后采用蒙特卡罗方法作了比较计算,并对外墙厚度、窗户面积比例及γ光子能量对屏蔽因子值的影响进行了讨论。     

15 MeV～3 GeV电子加速器90°方向光子源项研究

韧致辐射光子是电子加速器屏蔽设计中的重要源项。为研究90°方向光子源项特征以及靶体半径和厚度对90°方向光子源项的影响,采用蒙特卡罗程序MCNPX27对15 MeV～3 GeV电子束轰击铁靶后的辐射源项进行计算。分析了90°方向光子辐射剂量、光子能谱等源项随靶厚度和半径的变化。通过与0°方向光子源项以及靶体内级联电子沉积能量进行对比,进一步分析了90°方向的光子源项特点。结果表明,90°方向光子能量主要集中在10 MeV以内,光子能谱形状与入射电子能量关系较小。受级联电子在靶内能量沉积程度及靶体对光子自吸收的共同影响,靶体半径和厚度是影响90°方向光子源项的重要因素。在电子加速器的屏蔽设计中应考虑靶体尺寸差异所带来的影响,同时建议针对束流90°方向和0°方向光子源项的差异,对加速器辐射屏蔽和防护进行优化设计。     

典型欧洲式房屋对γ辐射的屏蔽

我们利用蒙特-卡洛光子输运程序研究了典型的欧洲式房屋对γ辐射的屏蔽作用。γ辐射源是沉积在建筑物及周围物体上的放射性和半无限云中的气载放射性核素,对于不同的源能量、在建筑物内外各种不同位置,得出了相应的计算结果。同时研究了附近树木的沉积效应和附近建筑物的屏蔽效应。对于相同的建筑物,把本结果与利用点核积累因子法所得的结果进行了比较。在特定情况下,点核估计法对屏蔽因子的估计要低一个数量级。     

某轻混凝土γ屏蔽积累因子的计算

使用蒙特卡罗程序EGS4计算了光子能量范围0.015~15MeV、屏蔽厚度达40个平均自由程的某核电厂中使用的轻混凝土的γ照射量积累因子,程序计算中考虑了轫致辐射、荧光效应和相干（瑞利）散射对积累因子的影响。使用G-P近似拟合公式对γ屏蔽积累因子计算结果进行拟合计算,给出了相应的积累因子G-P拟合公式的拟合参数。利用此方法可得到此种轻混凝土的任意光子能量和屏蔽厚度的γ屏蔽积累因子。     

CIAE Application of Patent in 2004

高气压组织等效电离室内中子（尤其是高能中子）的输运过程是中子、光子、质子以及电子等粒子的复杂的偶合输运过程，使用Geant4程序模拟该输运过程，并在Linux6．2操作系统下利用Geant4软件计算了有铝层和无铝层，次外层材料为A—150组织等效材料，厚度分别为2、5、10、20mm，平行入射的单能中子的能量分别为1、100、500keV和2、10、14、20、30、50、80、100MeV时，以及有铝层、次外层材料为聚乙烯，厚度为5mm，平行入射的单能中子的能量分别为0．0253eV、100eV、lkeV、100keV、500keV、2MeV、10MeV、14MeV、20MeV、30MeV、100MeV时的中子沉积能量。在中高能入射中子能量条件下，计算结果与实验数据基本符合。     

MC法计算γ射线外照射剂量转换因子

以剂量转换数学模型为基础,针对骨、软组织和水的等效组织球体剂量计算,采用蒙特卡罗软件MCNP5构建0.01~10 MeV的γ射线在这三种物质中的通量和能量沉积模拟模型,进而计算这三种物质的γ外照射剂量转换因子。同时给出这三种物质的γ外照射剂量转换因子对不同能量γ光子的拟合计算公式,并进行了数据验证。结果表明:剂量转换因子在γ射线能量低于0.15 MeV时,随着能量的增加按幂函数降低;高于0.15 MeV时,按指数函数上升;剂量转换因子模拟值与参考值随γ射线能量的变化规律相同。     

含硼矿物及环氧树脂的光子质量衰减系数

以我国辽宁东部地区特有的含硼矿物、含硼废弃物和环氧树脂为对象,理论计算了原矿、含硼铁精矿粉、富硼渣、普通硼泥和环氧树脂等5种材料对1keV～100GeV能量范围的光子质量衰减系数,为放射性同位素源、反应堆和粒子加速器外围建筑材料的屏蔽设计提供依据。结果表明：含硼矿物的添加显著改变了基体环氧树脂对光子的质量衰减系数,矿物在1keV～0.1MeV以光电效应为主的能量范围内对光子的质量衰减系数变化较大,所含元素的K层特征吸收限使得矿物对光子的质量衰减系数突变增加;在0.1～10MeV以康普顿效应为主的能量范围内矿物对光子的质量衰减系数缓慢变化,其中环氧树脂的质量衰减系数较矿物的稍高;在以共轭电子对效应为主的10MeV～100GeV光子能量范围内矿物对光子的质量衰减系数先减少后增加,含硼铁精矿粉是该能量范围内最佳的光子吸收体。     

不同能量光子辐照电缆响应规律研究

利用时域传输线(TL)方法计算了不同能量光子辐照同轴屏蔽电缆时的响应规律。计算结果表明：光子能量不同时,电缆介质层中沉积电荷分布不同导致电缆响应极性发生了变化;光子能量增大到一定值后,响应变化幅度很小;1MeV的单能电子经钽靶发生韧致辐射后在电缆上的瞬态辐照响应是前向电子和光子在电缆上响应的综合,两者在电缆上的电压响应均为负值,幅度差别在1.8倍以内;钽靶后面增加一定厚度的铝材料,可明显减小前向电子在电缆响应中的比例。     

蒙特卡罗程序EGS4在γ照射量积累因子计算中的应用

使用蒙特卡罗程序EGS4计算了入射光子能量范围从0.015 MeV到15 MeV、屏蔽厚度达到40个平均自由程的普通混凝土的γ照射量积累因子,程序计算中使用的是PHOTX光子截面库、各向同性点源和无限均匀介质模型,针对深穿透问题采用了粒子分裂技巧,并考虑了轫致辐射、荧光效应和相干(瑞利)散射对积累因子的影响。并将本文的计算结果与相关文献进行了比较分析,表明本文使用EGS4计算的积累因子数据是可靠的,可以更广泛的使用蒙特卡罗方法来计算γ照射量积累因子。     

电子辐照加速器屏蔽墙中预埋管道倾角对辐射防护性能影响的蒙特卡罗计算

电子辐照装置屏蔽墙中总存在一些较大口径的管道如辐照电缆传输孔道,这些管道的存在势必会降低屏蔽体的局部屏蔽能力。为定量评估管道对屏蔽效果的影响,本文以3 MeV电子辐照加速器为例,采用蒙特卡罗MCNP程序分别模拟计算了电子打靶以后产生的能谱中1 MeV以下和1 MeV以上不同单能光子入射同一屏蔽体时,管道以不同角度穿透屏蔽墙时管道出口处及屏蔽墙外辐射场分布;并比较了在不同墙厚下这两个能段对管道出口处辐射场的影响程度。计算结果表明:不同单能光子入射屏蔽体,在管道穿墙角度≥45°时,管道出口处辐射场变化不再明显,对于1 MeV以下的低能光子在墙外的透射辐射场基本可忽略,对于1 MeV以上的能量光子,其墙外光子透射辐射场随角度增大影响显著;随着墙厚增加,低能光子衰减越显著,高能光子在管道穿墙夹角设计中越占据了主导地位。     

Calculation of photon shielding properties for some neutron shielding materials

The objective of the present study is to calculate photon shielding parameters for seven polyethylene-based neutron shielding materials. The parameters include the effective atomic number(Z_(eff)), the effective electron density(N_(eff)) for photon interaction and photon energy absorption,and gamma-ray kerma coefficient(kc). The calculations of Z_(eff)are presented as a single-valued and are energy dependent. While Z_(eff)values were calculated via simplistic powerlaw method, the energy-dependent Z_(eff)for photon interaction(Z_(PI-eff)) and photon energy absorption(Z_(PEA-eff)) are obtained via the direct method for energy ranges of 1 keV–100 GeV and 1 keV–20 Me V, respectively. The kccoefficients are calculated by summing the contributions of the major partial photon interactions for energy range of 1 keV–100 MeV. In most cases, data are presented relative to pure polyethylene to allow direct comparison over a range of energy. The results show that combination of polyethylene with other elements such as lithium and aluminum leads to neutron shielding material with more ability to absorb neutron and crays. Also, the kerma coefficient first increases with Z of the additive element at low photon energies and then converges with pure polyethylene at energies greater than 100 keV.     

用蒙特卡罗方法研究球形充气电离室的能量响应特性

环境γ辐射监测用的电离室要求平能量响应。为使球形不锈钢充氩电离室达到能量响应指标，采用蒙特卡罗方法对充气电离室体积、壁、充气气体、收集极、屏蔽材料、屏蔽厚度及屏蔽面积等因素进行模拟计算，为改善能量响应特性和拓展最低探测能量提供依据。     

球型高压电离室壁厚对光子能量响应的蒙特卡罗优化设计

采用EGS5蒙特卡罗程序模拟计算了一种球型高压电离室的室壁厚度。计算给出了多种不同室壁厚度下,单位光子注量沉积在球型高压电离室氩气中的能量;分析归纳出用于计算球型高压电离室对特定范围内室壁厚度和光子能量的响应因子的公式;依据国家相关检定规范和归纳公式,给出了球型高压电离室的最佳室壁厚度。     

Gamma-Ray Shielding Effectiveness of Some Alloys for Fusion Reactor Design

The gamma-ray shielding effectiveness of some oxide dispersion-strengthen (ODS) alloys by means of mass attenuation coefficients, mean free path, exposure buildup factors and energy absorption buildup factors have been investigated in the present study. The buildup factors were calculated using geometrical progression method for photon energy 0.015–15 MeV up to 40 mfp penetration depth. The mass attenuation coefficients were calculated by using XCOM program and Geant4 simulation methods and found a very good agreement. Our investigation signifies that the low iron content ODS alloys are superior shielding materials with the lower buildup factors. This study should be useful for selection of shielding materials for their applications in fusion reactors design and future nuclear reactor technologies.     

特快中子测量中探测器角度模拟与屏蔽条件实验研究

采用Geant4对100 Me V电子轰击Ta靶产生的中子和光子的能量和角度分布规律进行模拟研究,对特快中子和光子能量和数量的角度分布情况比较分析,确定了探测器的探测角度;结合中子能量测量原理与实验现场实际情况,确定了探测位置。在基础铅屏蔽条件下,对比不同厚度前向屏蔽铅的光子脉冲宽度分布,确定了特快中子能谱测量的最佳屏蔽铅条件。     

1.5MeV电子辐照平台屏蔽改造

针对一台功率为15kW的1.5 MeV电子辐照平台,进行了屏蔽计算分析与改造设计工作。根据辐照平台厂房布局建立三维模型,使用蒙特卡罗方法进行了相应屏蔽计算。通过对辐照平台主屏蔽体外光子剂量率的计算,对已有建筑物墙体的屏蔽效果进行评估。评估结果表明,建筑物四周墙体厚度满足设计要求。对辐照室和门洞等局部位置进行了屏蔽计算设计,通过对不同屏蔽厚度的计算结果进行比较,给出了满足设计要求的合理可行的设计方案。为验证屏蔽计算结果,在工程验收阶段,对周围人员活动区域进行了现场测量。测量结果表明,辐照平台原有主体屏蔽及新增局部屏蔽可使光子剂量率低于设计目标值,满足防护要求。