60 Co单源照射装置的蒙特卡罗方法优化设计

参考辐射是辐射剂量监测仪器校准工作必备的条件, 60 Co单源照射装置是产生参考辐射场的重要设备。本文利用蒙特卡罗方法对 60 Co单源照射装置产生的辐射场的均匀性和散射辐射进行模拟计算,完成照射装置中散射腔、准直光阑和快门体等部分的设计并利用PTW电离室对辐射场进行测量。结果表明,辐射场中散射辐射和均匀性与模拟结果符合较好,满足设计要求。     

医用乳腺X射线参考辐射场的建立

本文主要介绍医用乳腺X射线标准装置的设计及参考辐射场的测量。装置设计方面包括:使用了常用于乳腺诊断的两种靶型,配置了不同大小限束光阑,装备了光学平台和移动导轨装置。实验测量方面包括:辐射束准直性测量、辐射野均匀性测量和半值层测量。结果:辐射束满足准直性要求、辐射野满足均匀性要求,半值层测量结果显示辐射质达到既定要求;该标准装置能够满足用于乳腺X射线计量仪表的检定和校准。     

核电站γ辐射剂量仪校准实验室设备设计与研究

核电站在运行过程中需大量的辐射剂量仪,以确保人员和环境的安全。参考辐射是辐射剂量仪校准工作必备的条件,由于核电站运行过程中辐射剂量仪使用数量巨大,因此核电站通常建设γ校准实验室用于辐射剂量仪的校准检定工作。结合蒙特卡罗方法完成了⁶⁰Co单源照射装置和¹³⁷Cs多源照射装置的优化设计,并利用PTW空腔电离室对辐射场的散射比例和均匀性进行测量,结果表明,γ校准实验室的技术参数满足ISO4037标准要求,该设备经建标考核后可用于开展核电站γ辐射剂量仪的校准检定工作。     

脉冲X射线参考辐射场研究与建立

脉冲辐射在新型探测器研制、工业探伤、X射线诊断、核事故应急和科学研究等领域中已得到了广泛应用,但其辐射剂量(率)测试难度极大。本文基于稳态X光机、脉冲X光机和便携式X光机研究建立了脉冲X射线参考辐射场,并基于脉冲X射线次级标准电离室和脉冲时间测量系统对辐射场的脉冲时间、脉冲剂量和瞬时剂量率等剂量学特性进行了研究。脉冲X射线参考辐射场的脉冲时间在50 ns～10 s之间可调,瞬时剂量率范围为2.5×10^-3～6.7×10⁵ Sv/h。本文所建立的脉冲X射线参考辐射场涵盖了环境水平、防护水平、诊断与治疗水平、核应急水平和核临界水平等剂量率水平范围,可用于主动式脉冲辐射剂量仪、个人剂量计和核临界事故探测与报警系统的脉冲响应特性研究,对于解决脉冲辐射剂量监测仪器的校准难题具有重要意义。     

环境γ辐射剂量率仪现场校准用辐照装置的研制

为开展环境γ辐射剂量仪的现场校准,研制了一套辐照装置,其辐射场空气比释动能率可在0.27-34.86μGy·h~(-1)范围内通过距离与减弱器来调节。基于大量Geant4蒙特卡罗模拟设计了一种轻便型辐射准直器,在保证辐射场品质的前提下,大大降低了准直器重量,更适用于现场校准。此外,还研制了一套自动化支撑平台与三片曲面辐射减弱器,可远程实现辐射装置空间定位以及辐射场强度和空间的调节,曲面辐射减弱器有利于保证辐射场均匀性。测试实验及蒙特卡罗模拟结果显示,该辐射装置辐射场再现性、自散射、均匀性等性能良好,通过系统地计算地面散射对辐射场的影响,可为现场校准提供指导。     

固定式环境γ辐射剂量率仪现场校准技术

固定式环境γ辐射剂量率仪是承担环境连续监测任务的主要设备,不便于拆卸送往计量实验室进行校准检定,且送检周期较长,影响连续监测点数据的连续性。为按期校准固定式仪表,本文结合蒙特卡罗方法研制了能量补偿型高气压电离室和便携式137 Cs照射装置,利用天然本底辐射(陆地γ射线和宇宙射线)和便携式照射装置产生的137 Csγ射线参考辐射对固定式环境γ辐射剂量率监测仪表开展现场校准实验。结果表明,采用环境比对和现场照射的方法能较好地解决固定式环境γ辐射剂量率仪的校准问题,现场所得校准因子与标准实验室中校准因子的相对偏差小于5%。     

脉冲X射线参考辐射场设计与研究

脉冲辐射在新型探测器研制、工业探伤、X射线诊断、核事故应急和科研等领域中已经得到了广泛应用,其辐射剂量(率)测试难度极大。为解决主动式辐射剂量仪的脉冲响应测试技术难题,基于多种X射线机建立了脉冲X射线参考辐射场,结合次级标准电离室及脉冲时间测量系统开展了脉冲辐射剂量(率)定值。实验结果表明,所建立的脉冲X射线参考辐射场的脉冲宽度在25 ns～10 s之间可调,瞬时剂量率范围为：5 mSv/h～6.7×10⁵ Sv/h,可广泛开展主动式辐射剂量仪的脉冲响应特性研究,对于解决脉冲辐射剂量监测仪器的校准难题具有重要意义。     

过滤X射线参考辐射场特性的蒙特卡罗模拟研究及实验验证

为研究过滤X射线参考辐射场特性,利用蒙特卡罗方法对中国原子能科学研究院计量测试部过滤X射线参考辐射场的原级谱、均匀性及散射辐射进行了模拟,并利用PTW球形电离室进行了实验测量。结果表明,蒙特卡罗模拟结果与实验结果符合较好,验证了所建模型的正确性及蒙特卡罗方法对模拟过滤X射线参考辐射场的有效性,为后续模拟研究工作奠定了基础。     

250～500 kV X射线窄谱辐射质空气比释动能测量及剂量当量转换系数研究

辐射剂量仪表的准确测量是开展辐射防护工作的重要保障,根据ICRU中规定的实用量要求,需要在特定的参考辐射场中对其进行检定或校准。参考ISO 4037-1:2019,建立250～500 kV X射线窄谱系列参考辐射质,对所建辐射场的均匀性以及相应辐射质下的能谱进行研究。将由EGSnrc模拟的X射线能谱得到所建辐射质下的平均能量、分辨率以及实验测量得到的半值层值与ISO标准推荐值进行比较,结果均满足规范要求,表明新建辐射质准确可靠。利用A5电离室对新建辐射场中的空气比释动能进行测量,再根据X射线能谱信息计算得到的空气比释动能到剂量当量的转换系数,实现空气比释动能到周围剂量当量和个人剂量当量的转换,从而为各类辐射剂量仪表在该高能段的能量响应评价提供了测量条件,保证了量值的准确与可靠。     

脉冲X射线次级标准电离室研制及量传技术研究

为解决脉冲X射线参考辐射场剂量准确定值及校准的技术难题,本文结合理论计算、蒙特卡罗模拟和实验的方法研制了脉冲X射线次级标准电离室并建立了ms级脉冲X射线参考辐射场,开展了主动式电离辐射剂量仪的脉冲X射线响应测试工作。实验结果表明,目前在售主流主动式剂量计的脉冲剂量响应偏低甚至给出错误读数,不适用于短脉冲、高剂量率辐射场的剂量测量和预警,会对人员安全造成较大隐患,因此应研发适用于脉冲X射线的主动式电离辐射剂量仪并推广脉冲X射线计量校准工作。     

固定式周围剂量当量率仪原位校准技术研究

固定式周围剂量当量率仪广泛分布于核电厂内部,用于常规连续监测或核事故后应急监测。由于采用固定安装,不便于拆卸送往计量实验室进行校准。为了确保固定式周围剂量当量率仪的量值准确,结合蒙特卡罗方法研制了周围剂量当量次级标准电离室和便携式γ射线辐照装置,并开展原位校准实验。将原位校准因子与实验室得到的校准因子进行比较分析,结果证明利用便携式γ射线照射装置配合周围剂量当量次级标准电离室能够较好的解决固定式周围剂量当量率仪的原位校准难题。      

60Co放射源照射装置研制及辐射场测量

60Co源照射装置是产生参考辐射场的重要设备,根据国家标准的要求,参考辐射场中散射剂量率不应大于总剂量率的5％.参考辐射场中的散射辐射贡献和均匀性是描述60Co源照射装置辐射性能的重要参数,利用蒙特卡罗方法对60Co源照射装置产生辐射场的散射辐射和均匀性进行研究,为60Co源照射装置的设计提供了理论依据.待照射装置加工完成后,利用PTW电离室对辐射场进行测量.结果表明,辐射场中散射辐射和均匀性与模拟结果符合较好,辐射特性满足设计要求.     

Design and Research of Calibration Laboratory Equipment for Gamma Radiation Dosimeter in Nuclear Power Plant

A large number of radiation dosimeter are needed in nuclear power plant to ensure the safety of personnel and environment. Reference radiation is a necessary condition for the calibration of radiation dosimeter. Due to the large number of radiation dosimeters used in nuclear power plant, gamma calibration laboratory is usually built for the calibration of radiation dosimeter in nuclear power plant. The optimal design of ⁶⁰Co single source irradiation facility and ¹³⁷Cs multi-source irradiation facility was completed by Monte Carlo method. The scattering ratio and uniformity of radiation field were measured by PTW cavity ionization chamber. The results show that the technical parameters of gamma calibration laboratory meet the requirements of ISO4037 standard, and the equipment can be used to carry out the calibration and verification of radiation dosimetes in nuclear power plant after the standard evaluation.     

便携式氚测量仪现场校准技术研究及装备研制

根据PVT方法研制了便携式氚测量仪现场校准装备。使用经检定的电离室装置对初始的氚气浓度进行了测量并作为校准装备的气源,根据PVT方法稀释配制了校准用的参考氚气,参考氚气浓度的不确定度为5.00%,满足EJ/T 1077-1998关于检验源的要求。使用放射性气体活度标准装置对配制的参考氚气进行了绝对测量,测量结果与理论计算结果相对误差为0.81%。并采用配制的参考氚气进行了便携式氚测量仪的校准测试,结果表明,便携式氚测量仪现场校准装备可以满足便携式氚测量仪的现场校准需求。     

15 keV~1.5 MeV单能光子及窄谱系列H*(10)/Kα转换系数的蒙特卡罗模拟

为克服由于不同标准实验室内X、γ射线照射装置所用X射线管型号及整体结构不相同,导致转换系数产生一定偏差的问题,本研究采用MCNP5程序建立照射装置模型,计算15 keV~1.5 MeV单能光子及N-40~N-200窄谱系列对应的H*(10)/Kα转换系数;利用自主研制的H*(10)次级标准电离室测量辐射场参考点处周围剂量当量率并作为参考值,与转换系数法进行对比以验证转换系数法计算结果的正确性。结果表明,蒙特卡罗模拟转换系数与ISO 4037-3推荐值的相对偏差在±4%以内,转换系数法与次级标准电离室法测量结果的相对偏差在3%以内,证明利用蒙特卡罗方法计算H*(10)/Kα转换系数可行,对于“非匹配参考辐射场”,可使用此方法进行周围剂量当量定值。     

The design of “multiple energies from one source” in D-T neutron tube

To obtain multiple monoenergetic neutron sources and realize the on-site calibration of radiation monitoring equipment for nuclear-involved places,the structural characteristics and neutron source features of D-T neutron tube were analyzed;Monte Carlo method was adopted to simulate the effect of interaction between typical materials and different energy neutrons;multilayered shielding materials were combined and optimized to acquire the optimal scheme to shield the neutron sources from the neutron tube.On the base,a tapered alignment filtration construction was designed and Monte Carlo method was employed to simulate the effect of alignment construction.The result showed that the tapered alignment filtration construction can create monoenergetic neutrons including14.1 MeV,0.18 MeV and thermal neutrons and demonstrated good monochrome performance which provides multiple monoenergetic sources for the on-site calibration.     

Monte Carlo Simulation ofScattered Radiation of Free-Field Geometries Gama Reference Radiation Field

Reference radiation filedproduced by isotope source is necessary for calibration of radiation dosemeter. Scattered dose is an important characteristic in the reference radiationfield.How to reduce the scattered dose is an important research of radiationmetrology.Monte Carlo method was used to obtain the dose distribution of openand closed geometries free-field gamma reference radiation field, calculatedthe scattered dose. The calculation was tested by the results acquired in theRadiation Metrology Center in order to find a Monte Carlo method to study thefree-field reference radiation field, the photons scattered in floor, walls,air etc. was also calculated.In addition, the conclusion of this study can alsodo good to the design and construct of the free-field radiation field.