不同骨料混凝土屏蔽性能的MC法模拟研究

为研究不同骨料对混凝土的屏蔽性能的影响,利用MCNP5模拟~(137)Cs源放出能量为0.662MeV的γ射线穿过不同骨料的混凝土试块,得出出射能谱、线衰减系数、透射率及半衰减厚度,并利用γ射线屏蔽实验进行了验证。结果表明:MCNP5模拟计算的线衰减系数和实验测得的数据最大相对误差仅为3.17%,说明MC法模拟不同骨料混凝土屏蔽性能是可行的。结果为混凝土屏蔽性能的探索提供了模拟试验支持并对以后新型屏蔽混凝土骨料的研究具有重要指导意义。     

蒙特卡罗模拟确定γ射线衰减系数函数及参数

在中低密度样品中,γ射线的线衰减系数主要由γ射线能量和样品密度决定,采用MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)程序模拟计算了多种γ射线能量和多种样品密度条件下的线衰减系数,对线衰减系数模拟值进行多元非线性回归,确定了以γ射线能量和样品密度为因变量的线衰减系数函数及参数。实验测定了三种能量γ射线在6种不同密度样品中的线衰减系数值,并与模拟所得函数值进行比较分析。结果表明,所得函数值与实验值的相对误差均在7%以内,蒙特卡罗程序计算所得函数值与实验测量值较为吻合,所采用的函数模型准确验证了线衰减系数与γ射线能量、样品密度之间的关系特征。     

聚乙烯样品源γ自吸收校正的MC模拟

介绍了一种放射性样品检测的γ射线自吸收校正方法。对聚乙烯为介质的均匀体源样品进行了无损透射测量和发射测量实验,并使用MCNP程序对透射测量和发射测量过程进行模拟,由透射测量得到样品对多个能量γ射线的线衰减系数,拟合得到线衰减系数随能量变化的特征方程,从而获取发射γ射线在样品中的线衰减系数以及自吸收校正因子,结合发射γ射线的探测效率,计算得到校正后的样品活度。验证实验表明:样品校正活度相对误差均在6%以内。     

MC法模拟重金属氧化物玻璃屏蔽性能

论文旨在验证采用MCNP软件获得的模拟实验结果真实性。利用MCNP粒子输运模拟软件计算不同重金属氧化物玻璃以及铅在不同能量γ射线下的质量衰减系数,平均自由程,使用XCOM程序预测计算γ射线能量在0.001~100 000 Me V的质量衰减系数以及平均自由程,通过将两种MC法模拟软件获得的计算结果与实验值对比,证明了采用MC法进行模拟计算的可靠性。研究结果表明,基于MC法的MCNP程序可用于计算重金属氧化物玻璃的屏蔽性能。     

γ射线透过率的蒙特卡罗模拟

为验证MCNP程序进行γ射线透过率模拟的准确性,利用MCNP程序模拟了能量分别为2、5、8、10 MeV的γ射线穿过不同厚度的铅和铁后的透过率值。模拟结果表明,利用MCNP程序进行γ射线透过率模拟,与按射线衰减规律的计算值相符。     

硼聚乙烯与铅硼聚乙烯屏蔽性能测试与模拟分析

对屏蔽材料硼聚乙烯、铅硼聚乙烯进行了γ射线、241 Am-Be源中子的屏蔽性能测试,再用蒙卡软件MCNP对材料的屏蔽测试过程进行模拟分析.结果表明模拟结果与实测值相符很好,实测铅硼聚乙烯对60Co与137Cs的γ射线线衰减系数分别为0.212 cm-1和0.381 cm-1,模拟的线衰减系数为0.209 cm-1和0.370 cm-1;硼聚乙烯对241Am-Be源中子的宏观分出截面计算值与实测值分别为0.197 cm-1和0.193 cm-1,铅硼聚乙烯计算值与实测值分别为0.181 cm-1和0.173 cm-1,说明铅硼聚乙烯对中子和γ射线均具有很好的屏蔽效果,用MCNP软件可模拟屏蔽材料对中子和γ射线的屏蔽性能.     

基于MCNP5对含有不同比例的CRT的普通混凝土的屏蔽能力的研究

基于MCNP5对含有不同比例的CRT的普通混凝土的屏蔽能力进行了研究。通过模拟137CS源放出能量为0.662 MeV的γ射线穿过不同厚度的不同屏蔽体,得出γ射线穿过不同屏蔽体的透射光谱、线衰减系数和透射比。模拟分析结果表明:随着CRT部分比例的增加,出射光谱逐渐降低,线衰减系数逐渐增大,透射比逐渐减小,同时发现将CRT部分比例占到9%时制造出来的混凝土的屏蔽性能和纯CRT的屏蔽效果相同。研究结果为将报废CRT的回收提供了市场,也为制造抗辐射混凝土减小了代价,同时也为环境治理提供了一条途径。     

MC模拟计算混凝土的γ射线衰减参数

利用MC模拟计算了不同混凝土的γ射线衰减参数,并与文献中XCOM计算的数值对比,结果符合性较好。基于此模型,结合复合材料的均匀填充模型,研究了50%含量不同粒径的WO₃对混凝土材料在663 keV能量下的衰减系数。结果表明,WO₃颗粒越均匀细小,衰减系数越大,粒径100 nm比1 mm的WO₃对复合材料的质量衰减系数提高了8.94%。     

含硼钢对慢中子衰减性能的蒙特卡罗模拟

用MCNP4C程序模拟了日本研制的KTA-304含硼钢对0.025eV、1eV、1keV慢中子衰减吸收性能,并与传统的SUS304钢进行对比。在充分考虑生产加工条件及材料的防腐蚀性、热延性等因素下比较得出,硼浓度在1.13%左右的含硼钢具有较好的慢中子吸收能力,可有效降低次级γ射线效应,在达到辐射防护要求下可减少材料厚度。计算了不同含硼浓度下含硼钢对不同能量慢中子的衰减系数,为中子屏蔽材料的选择提供了合理依据。另外,还考虑了对中子俘获过程中放出γ射线的防护。     

用多个能量探测方法校正层析γ扫描透射图像重建中射线线衰减系数

对采用多个能量探测方法来校正层析γ扫描透射图像重建中射线线衰减系数进行了初步探讨.应用蒙特卡洛方法计算了18种材料在不同能量下的γ射线线衰减系数,并拟合得出当物质材料和密度确定时γ射线的线衰减系数与能量的关系,从而重建出不同能量下的透射图像.     

电子逃逸效应对PIN探测器γ灵敏度的影响

通过数值模拟和实验研究了电子逃逸效应对PIN探测器γ灵敏度的影响及铝、聚乙烯等不同材料对电子逃逸效应的补偿作用.数值模拟研究主要利用MCNP程序对γ射线在PIN探测器灵敏层中的能量沉积进行数值计算,得到探测器输出的脉冲幅度谱和灵敏度计算结果;实验研究利用60Co源发射的能量为1.17和1.33MeV的γ射线对不同补偿条件下的γ灵敏度进行标定.结果表明,电子逃逸效应对灵敏度存在显著影响,在探测器前设置铝、聚乙烯等补偿材料可对电子逃逸效应进行适当补偿.     

氯化球团料密度测量方法的研究

测量氯化球团料密度的γ射线透射法能用于热中子透射计的密度修正。讨论了测量原理、γ源的选择、锂玻璃探头对γ射线的响应并测定了氯化球团料的γ射线质量衰减系数。测定密度的相对误差约为2％。     

γ射线探测器能量响应标定技术

叙述了γ射线探测器能量响应的标定原理和方法，即利用Compton散射将强⁶⁰Co源的1.25MeVγ射线转换为0.36~1.02MeV(25°~90°)范围内任意能量的系列单能γ射线；采用辐射屏蔽技术和提高能量分辨率方法对γ射线探测器进行了该能区的能量响应标定；通过MCNP程序对探测器的能量沉积趋势和不同散射角散射γ射线的能量分布进行模拟计算。结果表明：该标定系统信噪比达到了20∶1左右，能量分辨率约为6%，0.66MeV的灵敏度与标准¹³⁷Cs源直照标定的灵敏度基本一致。     

电子对效应对D-T次生γ密度测量的影响

为研究电子对效应对D-T可控中子源地层密度测量精度的影响,本文首先分析传统的化学源密度测井原理,其次研究中子次生γ射线发生电子对效应与康普顿散射的质量衰减系数差异,并使用蒙特卡罗模拟方法研究传统密度测井和中子次生源密度测量精度,计算其误差大小、分析误差来源和提出校正方法。结果表明,密度测井主要利用γ射线的康普顿散射,当使用中子次生的高能γ射线测量地层密度时,其精度比化学源方法低,这种误差主要是由于高能γ射线的电子对效应引起,最大可以达到传统方法的2.7倍;电子对效应对于地层岩性比较敏感,如果对衰减的γ信号进行岩性校正,则可以提高密度测量的精度。     

MC法模拟计算X射线质量衰减系数

利用MC法模拟X射线透射计算出不同矿物的质量衰减系数,并模拟计算出不同岩石样品的质量衰减系数进而确定矿物含量。利用MC建立单矿物X射线透射计算模型,模拟计算了不同矿物的质量衰减系数,并与利用XCOM程序计算得到的理论值进行对比,表明可利用MC法模拟X射线透射来计算质量衰减系数。利用MC法得到岩石样品的总质量衰减系数,进而计算出矿物含量,且与实际矿物含量的绝对误差值较小,即可以利用质量衰减系数来确定岩石样品中的矿物含量。     

D-T快中子治疗准直屏蔽体设计及中子特性模拟

设计了一个用于D-T快中子治疗的准直屏蔽体,通过D-T中子在准直屏蔽体中的MCNP模拟,计算了屏蔽体外透射中子和透射光子在水中的吸收剂量,由此评价了准直屏蔽体的屏蔽效果。利用MCNP程序,模拟了准直中子束及中子束中的γ射线在源皮距(SSD)100cm处的能谱,计算了γ射线与中子束在水中吸收剂量的比值,对准直中子束中γ射线的污染水平进行了评价。完成了准直中子束在人体组织等效水箱中输运的MCNP模拟,给出了吸收剂量深度分布、吸收剂量横向分布和吸收剂量等剂量曲线。     

γ全吸收型探测装置探测效率的实验与模拟

为精确测量keV能区中子俘获反应截面,中国原子能科学研究院核数据重点实验室基于中国散裂中子源反角白光中子源建成了国内首套γ全吸收型BaF₂探测装置。为获得重要的实验参数装置对γ射线的探测效率曲线,对单个BaF₂探测器模块能谱的测量数据与模拟结果进行比较。结果表明,测量¹³⁷Cs和⁶⁰Co源得到的实验结果与MCNP和GEANT4的模拟结果吻合较好,验证了模拟计算得到的探测效率曲线的可靠性,可用于中子俘获反应截面的在线测量。     

重晶石混凝土中混入CRTs的屏蔽性能MC模拟研究

基于MCNP5对重晶石混凝土中混入不同比例的报废阴极X射线管瓶锥部分的屏蔽性能进行模拟研究。通过对不同能量的γ射线穿过屏蔽体的模拟研究,得出四种能量的γ射线在各种比例混凝土中的出射光谱、线衰减系数、透射率及半吸收厚度。模拟结果表明:对于同一种能量的γ射线随着CRTs比例的上升,混凝土的屏蔽性能逐渐减弱,但半吸收厚度相差不超过1cm。研究结果为CRTs型混凝土应用于辐射防护领域的可行性提供了模拟实验支持,同时对新型屏蔽材料的研发提供了一定的参考,从而为报废阴极X射线管的回收利用开辟了新的市场,也为废弃物中重金属的污染提供了治理措施。     

屏蔽材料组分含量的优化设计

防辐射材料的屏蔽性能跟材料的组成成分含量是有关的,成分含量不同,屏蔽效果也不同。利用遗传算法,对衰减公式进行优化计算,得出各组分含量的最佳配比。用MCNP程序对几种组分配比的材料进行X射线屏蔽模拟,结果表明利用遗传算法计算出来的配比材料屏蔽效果最好。     

长方体废物箱测量中探测效率刻度的抽样算法

建立了一种蒙特卡罗积分算法和以BECK公式为基础的数值计算方法相结合的抽样算法,该算法用于长方体废物箱测量中探测效率的刻度.该算法用实验测得的探测器角响应函数和有效前面积作为探测器的响应参数,用线衰减系数表征γ射线穿透介质的衰减属性,并根据BECK公式建立被积函数的表达式.在样品的几何空间内均匀抽样,并计算得到射线的衰...