高通量堆NTD硅系统活化剂量计算

根据单晶硅及靶桶材料成分、测量的辐照孔道中子通量谱与辐照时间,采用点燃耗程序ORIGEN与蒙特卡罗程序MCNP耦合计算高通量堆中子嬗变掺杂(NTD)硅辐照系统活化后的外照射剂量当量率及各种活化产物放射性核素衰减变化情况,同时对各种活化核素剂量率贡献及相应衰减时间进行了分析。通过计算结果与堆厅γ电离室剂量率监测对比验证及堆厅屏蔽层厚度的保守估算,表明目前NTD硅系统转运过程屏蔽设计满足辐射防护要求,并提出有益建议。     

γ辐照装置屏蔽方案评价

依据《γ辐照装置的辐射防护与安全规范》,针对典型γ辐照装置升源状态不同辐射照射途经进行计算分析，以验证屏蔽设计的可靠性；对不同照射途经的辐射剂量率进行比较，提出优化屏蔽计算及设计建议。结果表明：(1)该γ辐照装置屏蔽设计方案满足辐射屏蔽要求；(2)屏蔽计算过程中，屏蔽体外天空反散射剂量率贡献大于直射辐射剂量率，迷道入口散射辐射剂量率贡献大于直射辐射剂量率；(3)考虑γ辐照装置工作负荷较大，并遵循辐射防护最优化原则：在屏蔽设计过程中应考虑一次散射照射剂量率贡献，必要时进行局部加厚处理，对于迷道散射设计次数应在5次以上，楼顶区域不建议布置长期人员居留场所。     

核电厂压力容器材料在49-2反应堆的辐照技术研究

应用MCNP程序对堆芯建模,计算得出辐照孔道内距堆心底部高25 cm处的中子能谱,结合多箔活化法测量结果,通过SANDII程序解谱得出该位置的快中子注量率;通过相对快中子注量率测量,获得孔道内轴向快中子注量率分布,从而确定辐照时长和辐照方案,使样品辐照达到快中子(E≥1 Me V)注量~6×1019cm-2的技术指标。为完成辐照样品解体,应用ORIGEN2程序计算,获得待解体样品源项;使用MCNP程序对解体时的操作环境进行建模,计算得出不同屏蔽层厚度的γ剂量率数据;与实测结果进行对比,计算结果与实测结果符合较好,证明屏蔽设计有效。本次辐照考验完全满足技术指标。。     

HIMM治疗室的辐射屏蔽设计

为了保证医用重离子加速器（HIMM）运行时的辐射安全,利用FLUKA计算了治疗时产生的瞬发中子源项,并对次级中子、γ辐射对屏蔽的影响进行了分析。用半经验公式及FLUKA计算了屏蔽厚度,给出了HIMM治疗室的屏蔽设计。在HIMM最大负载运行时,测量了屏蔽外中子剂量率,测量结果与模拟计算结果相符合。结果表明,本文选用的屏蔽设计方法是合理的,HIMM治疗室屏蔽设计方案满足国家标准要求。     

1E级设备γ辐照鉴定技术研究

本文介绍了沉箱式堆照钴靶辐照装置及核级设备辐照试验的剂量特性要求。采用建立辐射场空间剂量率计算模型、编制计算程序的方法,对堆照钴靶辐射场装载方案进行了设计;采用化学剂量计多点测量的方法,测定了装载后辐射场的剂量率分布;通过对辐射场空间分布特性的分析,确定了辐照样品的摆放位置及其对应的辐照剂量率;最后给出了总辐照剂量的主要影响因素及评估方法。结果表明,在辐照装置的全尺寸空间范围内,剂量率分布均在0.14~0.42Gy·s-1范围内,且最大有效辐照空间可达1 200mm×1 200mm×1 000mm,各项指标均满足1E级设备辐照鉴定试验的要求。     

医用直线加速器机房辐射屏蔽分析

为评估机房辐射防护水平,依据机器的运行上限参数,运用相关文献报道的计算方法,对X射线初级和次级屏蔽层以及加速器防护门的屏蔽能力进行估算和分析。结果表明:加速器机房四周墙体(除迷路内墙外)和天棚的设计厚度均大于理论计算厚度,表明机房的相应屏蔽层厚度设计可以满足15 MeV X射线加速器的防护标准及选定的剂量管理目标值;此外,机房防护门需增加8.3 mm铅和6.9 cm含硼聚乙烯才能分别满足对X射线和中子的屏蔽要求。     

10MW高温气冷实验堆工艺系统的辐射源及屏蔽设计

介绍了１０ＭＷ高温气冷实验堆（ＨＴＲ－１０）与氦冷却剂相关的工艺系统设备中的辐射源,并以ＱＡＤ－ＣＧ程序完成了各设备间的辐射屏蔽计算。计算结果表明,工艺系统各设备中的辐射源强较低,即使对这些设备不进行附加屏蔽,其大多数设备外表面处的辐射剂量率仍满足限定工作区剂量率管理限值要求,并且对这些设备所在房间进行整体屏蔽的要求不高（１０￣２０ｃｍ厚的温凝土即可）。因此,建筑物结构设计厚度就能满足要求。     

医院中子照射器分析室剂量场研究

医院中子照射器建成后,对分析室内及其屏蔽门外的γ剂量率和中子剂量当量率进行了测量,测量结果显示：分析室内局部γ剂量率与设计值相差较大,分析室屏蔽门外γ剂量率超过原设计监督区限值7.5 μSv/h,因此需对分析室内部及其屏蔽门进行屏蔽改造。根据蒙特卡罗程序模拟计算结果及实际使用情况给出最终屏蔽方案,即在分析室束流孔道所在墙面加装厚度为16 cm的铅屏蔽材料屏蔽γ射线,对四周墙面及屏蔽门内侧加装厚度为1 cm的含锂聚乙烯板屏蔽散射中子。改造后分析室剂量最高点γ剂量率下降277倍,中子剂量当量率下降5.8倍,屏蔽门外γ剂量率下降近90倍。     

加速器主屏蔽区外剂量率解析算法与实测比较

屏蔽是确保加速器机房外关注点剂量率和剂量满足控制目标的重要措施,屏蔽厚度的优化设计一般采用解析算法,其可靠性需验证。选取加速器主屏蔽区外10个位点和1个无均整高剂量率模式的位点对加速器主屏蔽区外剂量率采用IAEA 47号报告和GBZ/T 201.2中的解析算法进行计算,并将计算结果与实测结果进行比较。结果表明,采用IAEA 47号报告中的参数计算出的主屏蔽区外剂量率值均高于采用GBZ/T 201.2中的参数的计算结果,采用GBZ/T 201.2中的参数的计算结果与实测结果更加接近,个别位点的实测结果高于采用GBZ/T 201.2中参数的计算结果,其原因可能是混凝土墙的施工厚度不足。GBZ/T 201.2的解析算法可合理估算主屏蔽区外的剂量率,在施工过程中应严格控制施工质量,确保混凝土密度、混凝土墙厚度等与设计值保持一致。     

高气压电离室能量响应特性的蒙卡方法优化设计

环境γ辐射监测用的高气压电离室要求具有较平的能量响应,以便提高其对环境γ辐射剂量率测量结果的准确性。论文利用MCNP蒙卡程序研究了高气压电离室对不同能量光子的响应特性,模拟研究了不同材料、不同厚度和不同面积能量补偿片对高气压电离室能量响应特性的作用规律,并在标准参考辐射场中进行刻度。根据其作用规律指导对高气压电离室外壁进行能量补偿的设计,解决了高气压电离室对不同能量γ射线响应不同的技术难题。计算和刻度结果表明:厚度为2 mm,屏蔽面积65%的锡片能够使高气压电离室在60 ke V~1.5 Me V之间的响应相对于137Cs的偏差在±30%以内,满足设计要求。     

船用堆辐射屏蔽优化设计平台开发与验证

船用堆对核反应堆屏蔽设计提出了更高的要求,传统辐射屏蔽设计方法及设计软件已不能满足要求。为了得到更加精确的辐射屏蔽设计,本文基于开源的SALOME框架建立了一套集“几何建模-材料建模-屏蔽优化-结果可视化”功能为一体的船用堆辐射屏蔽多目标优化平台——MOSRT。MOSRT平台可实现屏蔽结构三维CAD实体建模、基于遗传算法的辐射屏蔽多目标优化以及屏蔽计算结果剂量场三维可视化。基于Savannah和MRX船用堆模型对MOSRT平台进行了辐射屏蔽优化验证,优化方案与初始方案相比,在剂量、质量、体积方面均得到了良好的优化效果,证明了MOSRT平台初步具备辐射屏蔽优化设计功能,可为船用堆工程及概念屏蔽设计提供辅助设计手段。      

乏燃料运输容器二维辐射屏蔽优化分析

智能辐射屏蔽优化设计软件平台是基于遗传算法程序和一维离散纵标程序ANISN而开发的一维多目标屏蔽优化程序。使用该程序对乏燃料运输容器进行辐射屏蔽优化设计,构建了乏燃料运输容器多目标优化辐射屏蔽设计的计算模型,对乏燃料运输容器重量和外部剂量率进行了优化计算,并使用蒙特卡罗程序MCNP/4C进行校核计算。优化后乏燃料运输容器重量为原来的81.1%,剂量率下降到原来的65.4%以下。该程序计算结果与MCNP/4C校核计算结果最大偏差小于5%。计算结果证明了优化设计方案的可行性并验证了该程序计算的正确性。     

Application of High Performance Computing Analysis Technology in Shielding Design of Large Sodium-cooled Fast Reactor

The sodium-cooled fast reactor container is an integrated pool structure composed of numerous internal components and complex structure. The anisotropy is obvious and the deep penetration problem is serious in the process of neutron transport from core to biological shielding. The calculation of three-dimensional S_N method in large scale is the bottleneck restricting in the design of fast reactor shielding. By combining with high performance computing technology, the parallel computing scheme is used to solve the anisotropic three-dimensional deep penetration shielding calculation in the fast reactor. In this paper, the China Demonstration Fast Reactor (CFR600) reactor block was taken as the research object. Using JSNT-CFR code, the neutron flux rate, photon flux rate, and dose rate in the reactor block were calculated in detail. The calculation results were compared with those of the existing two-dimensional code. The results show that combining the traditional shielding calculation method with high performance computing can meet the requirements of CFR600 reactor block shielding calculation accuracy, and obtain a more comprehensive three-dimensional display effect. It can solve the problem of shielding calculation of complex problems such as complex model and particle penetration depth. It has obvious advantages and provides strong support for the large sodium-cooled fast reactor shielding design.     

高性能计算分析技术在大型钠冷快堆屏蔽设计中的应用

钠冷快堆堆容器是一体化的池式结构,由众多堆内构件组成且结构复杂,堆芯到生物屏蔽外中子输运过程中各向异性明显且深穿透问题严重,大尺度范围下三维S_N方法计算是制约快堆屏蔽设计的瓶颈。通过将三维SN程序与高性能计算技术相结合,采用并行计算方法可解决快堆堆本体内各向异性的三维深穿透屏蔽问题。本文以中国示范快堆（CFR600）堆本体为研究对象,采用JSNT-CFR程序详细计算了堆本体内的中子注量率、光子注量率、剂量率,并将计算结果与已有的二维程序设计结果进行比较。结果表明,将传统屏蔽计算方法与高性能计算相结合,能满足CFR600堆本体屏蔽计算精度要求,获得更为全面的三维展示效果,在计算模型复杂、粒子穿透深度等复杂问题的屏蔽计算上具有较明显的优势,为大型钠冷快堆屏蔽设计提供有力支撑。     

基于非支配排序遗传算法的辐射屏蔽多目标优化方法研究

为提高反应堆辐射屏蔽结构设计效率与设计性能,减少传统辐射屏蔽设计方法的主观经验影响。本文基于非支配排序遗传算法对反应堆屏蔽结构开展多目标优化方法研究,并开发了反应堆辐射屏蔽多目标优化计算分析程序;利用典型反应堆辐射屏蔽结构模型对此优化方法和计算程序开展了初步验证。结果表明,非支配遗传算法可正确有效地用于辐射屏蔽结构的设计,优化效果显著。     

钴源辐照室防护屏蔽计算方法的比较研究

采用MCNP(Monte Carlo N particle transport code)程序和经验公式两种方法进行~(60)Co源辐照室的防护屏蔽计算,分析不同方法所得的辐照室外以及迷道内受照剂量率的变化情况。结果表明:从辐射防护最优化、土建经济性及实际测量等角度考虑,经验公式法的贯穿辐射计算结果偏保守;而迷道散射计算中,经验公式法方便省时,尤其是在迷道结构复杂的情况下计算,比MCNP快捷。     

EOF可居留性分析程序设计与开发

以先进压水堆核电厂为对象,研究了设计基准事故及严重事故工况下放射性迁移行为,确定了应急指挥中心(EOF)工作人员各种受照途径的剂量分析模型,包括进入EOF内污染空气吸入内照射、EOF内污染空气γ淹没外照射、EOF外污染空气穿过混凝土屏蔽墙或铁门γ外照射等。在此基础上,利用VC++6.0语言的MFC平台,自主研发了可视化EOF剂量计算程序VYJcode,实现了EOF剂量计算程序化目标,为非能动核电厂EOF可居留性设计提供了技术支持。通过一系列的对比验证,证明了程序的有效性、正确性。     

大功率电子加速器辐照站的屏蔽设计

本文简要介绍一台3000kV、10mA电子加速器辐照站的屏蔽设计。设计中根据屏蔽计算和代价-利益分析方法确定防护墙厚度,其结果比制造厂推荐的厚度小得多。测量结果表明,工作环境的辐射水平稍高于天然本底。     

Importance Determination Method for Geometry Splitting with Russian Roulette in Monte Carlo Calculations of Thick and Complicated Core Shielding Structure

In case of a shielding analysis of the geometry having thick and complicated structures with a Monte Carlo code, it is a serious problem that it takes too much computer time to obtain results with good statistics. Therefore, it is very important to reduce variances in the calculation. In this study, a method to determine the importance function in 3-dimensional Monte Carlo calculation with geometry splitting with Russian roulette was developed for the shielding analysis of thick and complicated core shielding structures. Only two essential importance ratio curves for one material enable us to determine the importance function easily in the shielding calculation.

The validity of this method was confirmed through a simple benchmark calculation. From the comparison with the result obtained by using weight window (W-W), it was shown that the present method can give an accurate result on the same level with W-W method with less trial and errors. And this method was applied to an actual reactor core shielding analysis to confirm its applicability to a 3-dimensional thick and complicated structure.

Using this method, the variance reduced calculation can be easily realized with the developed importance determination procedure, especially in case that parameter survey calculations are required in order to determine the shield thickness in a design work of a thick and complicated structure. Accordingly, it became easier to use Monte Carlo method as a powerful tool for a reactor core shielding design.     

一台2.5MeV电子辐照加速器系统的屏蔽

介绍了一台能量2．5MeV、流强40mA、功率100kW的电子辐照加速器系统的屏蔽设计。实际测量结果表明：屏蔽外的辐射水平低于国家标准规定的限值,设计是合理的。