蒙卡-点核耦合方法计算核设施退役辐射场

在核设施退役过程中,随着退役设备的拆除,需要计算其三维辐射场的分布,并对核退役场景进行快速、精确的剂量计算和评估,以降低辐射对人员和环境的危害。目前,使用单一的确定论方法和随机性方法计算结构复杂的辐射场均存在不足,无法快速准确的计算退役设施辐射场的分布,而蒙卡-点核耦合计算可精确快速给出辐射场的分布,因此,利用蒙卡-点核耦合方法计算退役辐射场。对多点源辐射场模型计算结果表明,蒙卡-点核耦合计算比单一点核方法计算误差精度提高约1～2个数量级,相比于单一的蒙特卡罗计算可节约几十倍的时间;同时,蒙卡-点核耦合计算对体源模型的计算结果表明,耦合计算比单一的蒙卡方法计算速度提高几十倍,且最大相对误差在30%以内,计算精度较高。基于蒙卡-点核耦合计算方法,初步开发了核设施退役三维辐射场计算程序软件。     

核设施退役信息数据库的结构与功能设计

核设施退役工程是一项不仅需要考虑拆除（毁）设备、建筑物,还要考虑辐射影响和核废物处理的复杂工程,其拆除（毁）工作具有高危险、高污染的特点,因此建立针对核设施退役项目的信息系统辅助退役工程很有意义。本文通过收集退役活动数据(设备物资数据、源项数据、辐射剂量数据等)设计退役信息数据库,开发了基于退役数据库的信息管理系统,该系统可对数据库中各类信息数据（照片、图纸、辐射数据、时间等）进行录入、删除、修改、查询等基本操作,并根据各类数据处理流程的特点分功能模块进行相应数据信息的管理,并对不同数据信息进行分析。该系统可提升退役过程中的管理能力,优化工程安排,减少作业人员所受辐射剂量,是顺利进行退役活动的必要基础。     

基于点核法的γ辐射剂量计算软件设计

为满足核设施退役过程中需要大量剂量计算要求,利用C#4.0编程语言开发了基于点核方法的γ剂量计算程序PKShield。该程序包含传统点核程序QAD-CGPIC的大部分特性,并且提供了数据输入的图形界面,扩充了放射性源的几何类型。PKShield能够计算具有能谱的多放射性源的剂量分布,且具有较快的计算效率。为了验证PKShield计算方法的有效性和正确性,利用所开发的PKShield与MCNP5进行剂量计算结果比较,结果表明开发的PKShield程序能够正确、有效地计算γ辐射剂量。     

基于蒙卡-点核积分耦合的核电厂退役辐射场计算

针对核电厂退役现场中复杂和简单几何区域并存的问题,以及退役过程对辐射场计算提出的快速、准确的要求,提出了蒙卡和点核积分耦合计算方法,并开发了耦合计算程序。对于单体源模型,由于模型简单,耦合方法、点核方法与蒙卡方法的计算结果均较接近,相对偏差小于10%,但耦合方法的计算速度比蒙卡方法提高了3.5倍;采用耦合方法和蒙卡方法分别计算了多体源模型的辐射场,结果表明耦合方法的计算准确度较高,相对蒙卡方法偏差小于40%,计算时间约为蒙卡方法的1/5。以秦山一期退役辐射场为例开展了计算分析,结果显示,耦合方法与蒙卡方法的计算结果相差不超过1个数量级,但前者计算速度比后者提高了约3倍,说明耦合方法可以满足核电厂退役辐射场计算需要。     

反应堆退役三维辐射场实时计算及可视化

本文基于DELMIA和VIRTOOLS平台开发的反应堆退役三维仿真原型系统,提出了仿真系统、数据库和计算内核既相互独立又集成统一的三维辐射场计算和可视化技术方案。利用点核积分算法建立了三维辐射场计算模型,得到了能量的对数与转换系数的多项式拟合公式,考虑了设备屏蔽和自吸收效应。采用VS语言和SQL server软件平台编制了三维辐射场计算程序,经验证,在关键点处的辐射水平计算值与测量值的比值小于10,并嵌入了仿真系统,实现了退役场景三维辐射场的实时计算和数据更新。提出了基于行走路径的人员受照剂量计算方法,并实现了可视化显示。     

三维辐射场快速计算软件系统开发

正基于蒙卡-点核耦合的计算方案,建立了1套三维辐射场快速计算系统。此计算软件系统集成了蒙特卡罗方法和点核积分方法各自的优点,既可处理复杂的源项和几何结构,又可同时计算大空间厚屏蔽体的剂量场分布。表1列出了各种计算方法的优缺点比较。本文开发的三维辐射场快速计算系统可处理非均匀分布的源项、不对称的几何,并考虑了墙体散射的影响。同时,耦合程序的计算结果精度不受系统大小的影响,也适用于厚屏蔽体的计算,比单纯的蒙特卡罗计算节约了大量的时间。     

反应堆退役仿真技术研究方案

在反应堆退役仿真系统功能需求的基础上,设计退役仿真技术研究的总体方案,包括系统的总体结构设计、软件开发平台方案设计、硬件方案设计等。在总体方案中分析提炼出5项关键技术,并给出概况性的设计方案,包括三维模型数据处理技术、辐射场的可视化显示技术方案、基于退役工艺的人员受照剂量计算方案、虚拟切割和拆除技术方案以及碰撞检测技术方案等。     

研究堆退役中的快速辐射传输计算方法研究

研究堆退役过程中需要强大的模拟工具来分析辐射场分布,本文针对其辐射场计算过程中结构复杂及大尺度厚屏蔽的特点,探讨了采用确定论方法和随机性方法进行计算的优缺点。在分析辐射场耦合计算趋势的基础上,选取蒙特卡罗与点核耦合的计算方案,对退役过程中放射性废物储存容器所在的大尺度厚屏蔽房间的辐射场分布进行了计算。结果表明,耦合计算在保证计算精度的前提下,相对于蒙特卡罗计算可节约大量时间。     

退役源项刍议

本文论述了退役源项在核设施退役中的重要性,定义了什么是退役源项.本文主要从退役源项计算的内容和时间两方面对退役源项的计算进行分析,没有涉及具体的计算方法.由于退役方式的不同将导致退役源项的特征有很大的差异,因此本文就退役方式对退役源项的影响做了详细的分析.     

核设施退役辐射检测及其仪器仪表应用

核设施退役辐射场检测技术在核设施退役的整个过程中起着非常重要的作用.较系统论述了核设施退役辐射检测的质量保证,最后从满足核设施退役工作的需要出发,评述了退役过程辐射检测仪器仪表的选择及其应用.指出国内辐射监测仪器仪表在满足核设施退役的需求上的较大差距,值得各有关方面关注.     

Fast three-dimensional radiation field characterization in large-scale nuclear installations

The requirement of the fast three-dimensional radiation field calculation is raised during the decommissioning of large-scale nuclear installations. The most often used methods, such as the Monte Carlo and the discrete ordinates methods, have shortcomings in their simulations of such problems. The coupled Monte Carlo–point kernel computational scheme is developed to meet the requirement. The facility is separated into the source region and the bulk shielding region, with a common interface. The transport within the source region is simulated using the Monte Carlo method, which is by nature good at treating complex geometries. The radiation field in the bulk shielding region is treated by the point kernel approach to avoid the extremely expensive computation for deep penetration problems. The flow rate through the interface,which is given by the Monte Carlo simulation, is considered as the equivalent surface source for the point kernel calculation. Test calculations from simplified typical waste storage facilities have been performed to validate the coupled scheme by comparing them with the results conducted by the Monte Carlo method directly. The good agreement of the results, as well as the significant saving in computing time, indicates that the coupled method is suitable for the fast three-dimensional radiation field calculation.     

基于CAD的点核剂量计算方法研究及初步应用

点核积分方法是辐射剂量计算的基本方法之一,广泛应用于辐射防护领域。传统的点核剂量计算中采用文本方式描述计算模型,存在难以描述复杂几何、易出错且耗时的问题。针对该问题,本文基于FDS团队自主研发的超级蒙卡核模拟软件系统SuperMC,进行了基于CAD的点核剂量计算方法研究与程序开发,可基于实际问题的CAD模型直接进行支持多重源的光子点核剂量计算,提高了程序对复杂三维几何问题的处理能力,并包含较为完备的核数据库。使用ANSI/ANS6.6.1、ESIS和VisiPlan的基准例题对程序进行了测试验证,测试结果与VisiPlan4.0对比吻合良好。同时将该方法初步应用于ITER热室屏蔽的设计中,说明了本方法及程序处理复杂场景问题的能力。     

核电站反应堆辐射屏蔽程序系统

核电站反应截辐射屏蔽程序系统包括源项程序、离散座标输运程度、蒙特卡罗和反照蒙特卡罗程序、点核积分程序、最佳化程度、温场程序、大气散射和结构壁屏蔽效应分析程序、数据库以及加工程序和耦合程序，本程序系统程序类型比较齐全，程序和参数配大，在核电站反应堆以及其它类型反应堆和核设施辐射屏蔽设计和安全分析中得到了广泛应用。     

论退役策略

结合我国核设施退役实际,论述了核设施退役三种策略:立即拆除、延缓拆除和封固埋葬,以及退役策略的选择和一些主要核国家采用的退役策略。最后,对核设施退役策略的一些重要问题进行了讨论。     

核设施退役虚拟仿真系统框架研究

退役核设施具有放射性,其退役过程危险且复杂,基于虚拟现实等技术的退役虚拟仿真系统可为退役工程提供辅助工具。本文在分析国内外研究成果的基础上,结合一专项退役工程的需求提出了该虚拟仿真系统的功能模块组成。基于软件开发技术进一步给出了系统的框架结构,并对各模块实现的相应技术进行了分析和探讨。分析中结合了计算机软硬件技术的最新研究成果,对退役中的切割、爆破、流体及放射性等的仿真技术进行了探讨。分析表明,基于普通个人计算机也可实现退役过程的全面虚拟仿真。经专家论证本方案具有可行性。     

核设施退役过程中辐射测量的一般问题

本文叙述了设施退役的阶段划分和退役过程吕辐射测量的一些问题，主要包括退役前源项调查中辐射测量的目的、内容和方法，退役施工过程中的施工辐射监测，以及退役施工结束后终态辐射检测和终态验收检测的有关问题。     

反应堆压力容器退役包装屏蔽方案初探北大核心CSCD

为保证核电反应堆压力容器安全退役,本文以国内最早运行的秦山一期反应堆压力容器源项为参考,模拟设计保持压力容器完整和切割压力容器两种包装屏蔽方案,通过估算两种方案下废物体积、包装成本、运输及处置成本,对比分析发现切割压力容器方案更佳。研究成果可为核电站退役工作提供支持。     

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.     

Decommissioning and Equipment Replacement of Nuclear Power Plants under Uncertainty

This study examines the optimal timing for the decommissioning and equipment replacement of nuclear power plants. We consider that the firm has two options of decommissioning and equipment replacement, and determines to exercise these options under electricity price uncertainty. This problem is formulated as two optimal stopping problems. The solution of this model provides the value of the nuclear power plant and the threshold values for decommissioning and replacement. The dependence of decommissioning and replacement strategies on uncertainty and each cost is shown. In order to investigate the probability of events for decommissioning and replacement, Monte Carlo calculations are performed. We also show the probability distribution and the conditional expected time for each event.