基于自动重要抽样方法的减方差技巧体系构建与验证

屏蔽计算问题根据求解目标不同一般可分为源-探测器问题、区域问题和全局问题。MCShield研究团队针对3类问题中存在的深穿透问题提出了相应的减方差技巧,本文以此为基础构建了基于自动重要抽样(AIS)方法的减方差技巧体系,并开展了验证工作。针对源-探测器问题,采用NUREG/CR-6115 PWR压力容器计算基准题对小探测器自动重要抽样(SDAIS)方法进行验证。结果表明,SDAIS方法的计算效率约为AIS方法的7倍。此外还提出并验证了基于AIS伴随蒙特卡罗的耦合减方差(AIS-CADIS)方法,将AIS方法引入到蒙特卡罗伴随计算中,取得了良好的效果。针对全局问题,提出网格化-AIS方法并使用简化反应堆屏蔽计算算例进行验证,结果表明,网格化-AIS方法的计算效率是AIS方法的12倍左右,是直接蒙特卡罗方法的290倍左右。     

基于micro-CT图像的骨复合体素模型建模研究

已建立的人体体素模型中,骨松质均采用均匀模型代替,使骨剂量的计算精度受到影响。目前国际上利用白种人骨松质的NMR、micro-CT图片开展了骨微观模型的建模及剂量学研究,但我国尚未开展这方面的研究。本文利用micro-CT成像,建立了基于中国人骨松质的骨微观模型,同时与已建立的中国成年男性参考体素模型中的宏观骨模型相结合,建立了骨复合体素模型。利用该模型初步计算了骨盆骨小梁体源、骨小梁面源和红骨髓源对骨内膜的电子吸收分数。计算结果显示,基于中国人骨松质的骨微观模型计算的吸收分数曲线变化趋势与白种人的计算结果一致,最大差异分别为5.7%、1.4%和2%。     

CAP1400核电厂辐射防护审评关键技术及软件系统研发初探

依托大型先进压水堆核电站国家科技重大专项CAP1400辐射防护审评关键技术研究及软件系统研发课题,详细介绍了目前针对CAP1400辐射防护审评关键技术及软件系统研发的研究进展及阶段性成果。     

EGSWIN的验证计算与比较

为了验证EGSWIN系统计算的准确性,针对Crannell的实验模型,使用EGSWIN和EGS4分别进行了计算,并将计算结果与实验数据加以比较。设置不同的ESTEPE参数,研究了EGSWIN的计算结果对该参数的相关性。     

低能光子致DNA链断裂的蒙特卡罗模拟研究

为研究不同类型和能量的粒子照射细胞核DNA时导致的DNA损伤等辐射生物效应,建立了DNA、染色质原子模型,并开发了纳剂量蒙特卡罗程序NASIC。该程序可模拟包括光子、电子、质子在内的多种粒子在生物介质中的作用过程,既包括物理和化学径迹结构,也包括后续的生物响应过程。使用NASIC程序模拟了~(137)Cs源、Al的K层特征X射线(Al_K)源照射哺乳动物细胞后造成的单链断裂和双链断裂产额。研究结果表明,本文使用的DNA原子模型更加接近真实结构,DNA双链断链产额计算结果与实验值吻合较好。     

10岁中国儿童参考人面元体模的建立

本文基于首都儿科研究所提供的中国儿童真实CT扫描图像建立了10岁中国儿童参考人面元体模。采用了多边形网格模型与NURBS曲面模型相结合的方法,建立了10岁中国儿童的多边形网格面元。体模包括85个器官,经过优化和调整,各组织和器官质量与GBZ/T 200 2-2007和亚洲参考人的参考值差异小于1%,各器官位置和形态符合中国儿童解剖学特征。该面元体模为10岁中国儿童剂量的准确计算提供了重要工具。     

EGS程序光子输运模型研究进展

随着EGS在辐射物理和医学物理等众多方面的广泛应用,其物理内核被EGS开发小组所不断更新,光子的输运模型也越来越完善.本文综述了光子输运模型的进展,包括线性极化光子散射、康普顿散射中的电子约束等效应以及光子截面数据库的更新.     

核医学治疗中患者的体素级剂量计算

核医学治疗中为了制定合理的治疗方案需要对患者进行个体化剂量评估。本研究通过计算患者的体素级剂量分布,对分化型甲状腺癌患者的¹³¹I SPECT图像及CT图像进行了精准定量分析,利用体素S因子方法、直接蒙特卡罗方法和GPU蒙特卡罗方法计算了核医学患者体素级剂量分布。体素S因子方法相比于蒙特卡罗方法,在上呼吸道内部、肺部、骨骼等与水密度差异大的位置表现出剂量结果的差异,在肺和骨骼的最大差异达到40%,且在组织的交界处差异明显,在距离源分布较远位置的剂量相对于蒙特卡罗结果有一定低估。GPU蒙特卡罗方法与直接蒙特卡罗方法计算结果一致,并实现了400倍的加速比。综上所述,体素级剂量计算能获得亚器官区域和肿瘤区域的剂量不均匀分布,直接蒙特卡罗方法相比于体素S因子方法能够实现更精确的剂量计算,GPU程序能有效加速蒙特卡罗计算。     

吸收法在强激光与固体靶所致脉冲X射线能谱测量中的研究进展北大核心CSCD

脉冲X射线能谱测量,对于强激光装置中的物理诊断以及辐射防护具有重要意义。脉冲X射线具有脉冲时间短、注量大、能谱范围宽等特点,常规脉冲测量技术往往受到探测器死时间、堆积效应的限制而无法适用。目前多个国家都建立了强激光装置的研究平台,并开展X射线能谱测量相关研究。本文首先介绍了基于吸收法原理且适用于中低能脉冲X射线的测量方法:Ross Pair法和衰减法。然后针对这两种方法从5个方面(探测器结构、滤片材料、探测介质选择、散射控制以及解谱方法)综述了脉冲X射线吸收谱仪的研究进展,并分析了各自的适用性。目前激光装置中脉冲X射线能谱的测量还面临着能量分辨率不理想、结果不确定度无法量化和被动式能谱测量操作不便等问题。随着激光装置的不断升级,脉冲X射线注量以及打靶频次将不断增加,对探测器的耐辐照性能以及响应速度提出了更高的要求。     

四种蒙特卡罗程序的比较计算

为研究4种不同蒙特卡罗程序FLUKA、GEANT4、EGS(包括EGS4和EGS5版本)的一致性及其差异,利用Crannell实验模型作为算例进行比较计算,并与实验结果进行比较。分别用4种程序模拟了能量为1GeV的电子束射入圆柱状铝靶中的粒子输运过程,得到了不同半径范围内的能量沉积百分比深度曲线。比较表明,4种程序得到的曲线基本一致,也与实验数据相符,其中,GEANT4的结果差异略大;4种程序花费的计算时间有较大差异,经分析,很可能是源于它们对电子输运过程的具体处理方法的不同。