MC法模拟韧致辐射对屏蔽材料积累因子的影响

本文用MCNP程序模拟计算了有无韧致辐射时屏蔽材料的积累因子,研究在不同条件下γ射线产生的次级电子的韧致辐射对积累因子的影响。模拟结果表明:低能(2 MeV)γ射线下韧致辐射对积累因子影响很小,高能(6 MeV)γ射线下韧致辐射对积累因子影响很大;γ射线能量越大、屏蔽厚度越大或屏蔽材料原子序数Z越大,韧致辐射对积累因子影响越大。并且在涉及或不涉及韧致辐射情况下,用MCNP模拟计算的积累因子与理论计算值基本一致。     

某轻混凝土γ屏蔽积累因子的计算

使用蒙特卡罗程序EGS4计算了光子能量范围0.015~15MeV、屏蔽厚度达40个平均自由程的某核电厂中使用的轻混凝土的γ照射量积累因子,程序计算中考虑了轫致辐射、荧光效应和相干（瑞利）散射对积累因子的影响。使用G-P近似拟合公式对γ屏蔽积累因子计算结果进行拟合计算,给出了相应的积累因子G-P拟合公式的拟合参数。利用此方法可得到此种轻混凝土的任意光子能量和屏蔽厚度的γ屏蔽积累因子。     

中子辐照铅硼聚乙烯致次级γ剂量模拟研究

利用MCNP程序,研究了铅硼聚乙烯材料成分、入射中子的能量以及屏蔽材料的厚度对次级γ剂量占总剂量比例的影响。结果表明:随着入射中子能量的增大,次级γ剂量对总剂量的贡献不断降低;随着屏蔽材料厚度的增加,次级γ剂量对总剂量的贡献不断升高,且均受铅硼聚乙烯材料成分的影响。研究结果可供中子源屏蔽设计参考。     

基于MCNP程序的铅屏蔽层对γ射线屏蔽性能研究

为了计算不同厚度铅对不同能量γ射线的屏蔽性能,本工作建立了两种模型,然后使用MCNP程序对这两种模型进行模拟计算,进而得到了铅的屏蔽性能。计算结果表明：相同厚度的铅屏蔽层对低能γ射线的屏蔽能力强于高能,随着γ射线能量的增大,屏蔽能力呈下降趋势。作为验证,本工作计算了单向源、面源、各向同性面源情况下铅的屏蔽性能,还通过改变PHYS卡计算铅的屏蔽性能,得到的结果与上述结论一致。     

基于~(252)Cf源的反应堆结构屏蔽材料屏蔽性能测试装置设计

基于252Cf中子源,构建了反应堆结构屏蔽材料屏蔽性能测试装置设计模型。采用MCNP程序建立了测试模型,并逐次模拟计算屏蔽性能测试装置慢化层、中子防护层、γ光子防护层厚度。对于关键的慢化层,采用Geant4程序进一步验证MCNP程序的计算结果。通过分析模拟计算获得了最优屏蔽材料及厚度分别为:慢化层材料为石蜡,厚度为8 cm;中子防护层材料为聚乙烯,厚度为38 cm;γ防护层材料为铁,厚度为11 cm。模拟实验结果表明,所设计屏蔽性能测试装置能够满足中子慢化以及中子、光子防护的需要。     

15 MeV～3 GeV电子加速器90°方向光子源项研究

韧致辐射光子是电子加速器屏蔽设计中的重要源项。为研究90°方向光子源项特征以及靶体半径和厚度对90°方向光子源项的影响,采用蒙特卡罗程序MCNPX27对15 MeV～3 GeV电子束轰击铁靶后的辐射源项进行计算。分析了90°方向光子辐射剂量、光子能谱等源项随靶厚度和半径的变化。通过与0°方向光子源项以及靶体内级联电子沉积能量进行对比,进一步分析了90°方向的光子源项特点。结果表明,90°方向光子能量主要集中在10 MeV以内,光子能谱形状与入射电子能量关系较小。受级联电子在靶内能量沉积程度及靶体对光子自吸收的共同影响,靶体半径和厚度是影响90°方向光子源项的重要因素。在电子加速器的屏蔽设计中应考虑靶体尺寸差异所带来的影响,同时建议针对束流90°方向和0°方向光子源项的差异,对加速器辐射屏蔽和防护进行优化设计。     

用蒙特卡罗方法研究球形充气电离室的能量响应特性

环境γ辐射监测用的电离室要求平能量响应。为使球形不锈钢充氩电离室达到能量响应指标，采用蒙特卡罗方法对充气电离室体积、壁、充气气体、收集极、屏蔽材料、屏蔽厚度及屏蔽面积等因素进行模拟计算，为改善能量响应特性和拓展最低探测能量提供依据。     

γ射线测距中散射光子影响因素的蒙特卡罗模拟

基于散射光子的γ射线测距技术,具有测距精度高、响应速度快、可靠性高、体积小、重量轻等特点,适用于在苛刻空间环境中实现近距离高精度的高度测量。本文采用蒙特卡罗程序MCNP建立模型,模拟不同条件下散射光子的能量、强度的变化规律,分析了探测距离、源 探距离、γ射线能量、靶目标厚度以及靶目标材料的变化对反散射峰光子能量与强度的影响,得出以下结论：反散射峰光子能量与靶目标厚度（>7 cm）、靶目标材料无关,与γ射线能量、源 探距离正相关,与探测距离负相关;反散射峰光子强度与靶目标厚度（>7 cm）无关,与探测距离正相关,与γ射线能量、源 探距离、靶目标材料负相关。对于不同靶目标材料,模拟计算的反散射峰光子能量分布区间与理论计算结果一致,证实本文γ射线散射光子测距技术的仿真方法可行、结果可信。     

大亚湾地区建筑物辐射屏蔽因子的计算

采用点核积分技术计算了大亚湾地区建筑物对平面沉积源及飘过烟羽的屏蔽因子。计算中考虑了地面沉积源、外墙沉积源及屋顶沉积源对室内参考点剂量的贡献,还考虑了用0.5 MeV,0.75MeV和1.25 MeV三组能量光子分别代表软、中、硬三类光子。计算结果给出了一层、二层、新式三层及大型办公楼房对平面沉积源的屏蔽因子推荐值分别为0.22,0.15,0.10和0.03,对飘过烟羽的屏蔽因子推荐值分别为0.16,0.10,0.08和0.03。最后采用蒙特卡罗方法作了比较计算,并对外墙厚度、窗户面积比例及γ光子能量对屏蔽因子值的影响进行了讨论。     

不同能量光子辐照电缆响应规律研究

利用时域传输线(TL)方法计算了不同能量光子辐照同轴屏蔽电缆时的响应规律。计算结果表明：光子能量不同时,电缆介质层中沉积电荷分布不同导致电缆响应极性发生了变化;光子能量增大到一定值后,响应变化幅度很小;1MeV的单能电子经钽靶发生韧致辐射后在电缆上的瞬态辐照响应是前向电子和光子在电缆上响应的综合,两者在电缆上的电压响应均为负值,幅度差别在1.8倍以内;钽靶后面增加一定厚度的铝材料,可明显减小前向电子在电缆响应中的比例。     

电子束与复合靶作用后辐射特性的数值模拟

建立了复合靶的蒙特卡罗粒子输运计算模型,以“闪光二号”加速器为电子束源,模拟了电子和光子在不同材料中的输运规律,研究了钽和聚乙烯组成的复合阳极靶对辐射X射线场的影响。模拟结果表明：随着钽厚度的增加,辐射X射线平均能量增大,能量转换效率先增大后减小;聚乙烯可明显减小辐射场中的电子份额。当钽和聚乙烯的厚度分别取20 μm、3 mm时,辐射场中平均光子能量为102.68 keV;光子总能量为88.62 J,远大于电子总能量0.02 J;X射线能量转换效率为0.57%。根据数值模拟结果和实验条件设计了复合靶,计算和测得的X射线平均能量分别为108和121 keV,二者符合得较好。     

点源γ光子穿越特定形状屏蔽层的Monte Carlo计算与模拟

采用Monte Carlo方法对点源γ光子穿越球壳形屏蔽层的问题进行了蒙特卡罗计算与模拟,并用VC 编写了软件对光子运行过程进行模拟,通过对模拟结果γ能谱的分析,显示模拟结果能较好地反映实际光子的运动过程。利用所编软件对不同材料不同厚度的介质进行模拟,可得出厚度为4cm的铅做介质对光子的屏蔽效果较好。     

蒙特卡罗程序EGS4在γ照射量积累因子计算中的应用

使用蒙特卡罗程序EGS4计算了入射光子能量范围从0.015 MeV到15 MeV、屏蔽厚度达到40个平均自由程的普通混凝土的γ照射量积累因子,程序计算中使用的是PHOTX光子截面库、各向同性点源和无限均匀介质模型,针对深穿透问题采用了粒子分裂技巧,并考虑了轫致辐射、荧光效应和相干(瑞利)散射对积累因子的影响。并将本文的计算结果与相关文献进行了比较分析,表明本文使用EGS4计算的积累因子数据是可靠的,可以更广泛的使用蒙特卡罗方法来计算γ照射量积累因子。     

钨、镍组合及钨镍合金的辐射屏蔽性能模拟

核救灾机器人对核事故现场救援和灾后处理具有重要意义,而核救灾机器人的电子器件易因受γ射线照射而失效,材料屏蔽的方法可提高电子器件的耐辐射性能。本文综合考察了Ni-W、W-Ni及钨镍合金三种复合结构模型的屏蔽性能。采用蒙特卡罗方法分别计算了不同材料厚度、元素体积比和屏蔽层数下三种模型的γ射线透射能谱。结果发现:采用Ni-W或钨镍合金方式的屏蔽效果较好,特别是在低能范围(0-0.6 Me V)优势更加明显。钨含量增加后三种模型的屏蔽结果趋近。同时,层数变化和辐照源为单向面源或单向点源对屏蔽结果影响不大。     

典型欧洲式房屋对γ辐射的屏蔽

我们利用蒙特-卡洛光子输运程序研究了典型的欧洲式房屋对γ辐射的屏蔽作用。γ辐射源是沉积在建筑物及周围物体上的放射性和半无限云中的气载放射性核素,对于不同的源能量、在建筑物内外各种不同位置,得出了相应的计算结果。同时研究了附近树木的沉积效应和附近建筑物的屏蔽效应。对于相同的建筑物,把本结果与利用点核积累因子法所得的结果进行了比较。在特定情况下,点核估计法对屏蔽因子的估计要低一个数量级。     

电子束辐照装置屏蔽体预埋管道处的辐射场计算

电子束辐照装置的屏蔽墙内总有预埋管道,这些管道将降低屏蔽体的局部屏蔽能力.为定量评估管道对屏蔽效果的影响,本文用蒙特卡洛程序MCNP模拟计算管道中心线上与屏蔽体外受管道影响区域的辐射剂量.结果表明,随着管道与墙体夹角的增加,屏蔽体外光子能谱逐渐变软且辐射剂量不断降低.夹角大于50°,角度对剂量的影响不再明显;而墙外辐射...     

光子在组织等效介质中产生的次级电子能量分布研究

本文探讨了不同能量光子在组织等效物质中产生的次级电子在能量上的分布规律.依据理论分析和计算,明确了水作为组织等效材料的合理性,利用MC方法中粒子输运技术,对光子在介质中行为进行了真实模拟.通过大量模拟计算,得到了不同能量光子与介质中原子(H、O)相互作用的事件类型的比例分布情况以及在这些事件中产生的次级电子能量分布的真实情形.光子能量小于28keV时,光子与介质原子之间的作用以光电效应为主;能量为28～30keV的光子,光电效应与康普顿散射几率大致相等;能量大于30keV的光子,康普顿散射事件逐步占据主导地位,这种事件几率随光子能量的增加而增大.     

点源γ光子穿越特定形状屏蔽层的Monte Carlo计算与模拟

采用Monte Carlo方法对点源γ光子穿越球壳形屏蔽层的问题进行了蒙特卡罗计算与模拟,并用VC 编写了软件对光子运行过程进行模拟,通过对模拟结果7能谱的分析,显示模拟结果能较好的反映实际光子的运动过程.利用所编软件对不同材料不同厚度的介质进行模拟,可得出厚度为4cm的铅做介质对光子的屏蔽效果较好.     

含硼不锈钢材料中子/γ综合屏蔽性能计算分析

采用蒙特卡罗粒子输运程序与燃耗计算分析程序相结合(MCNP5/ORIGEN2.1)的方法对辐射防护不锈钢材料屏蔽性能和活化产物进行了综合计算分析。结合辐射屏蔽设计结构优化方法和性能计算的具体要求,给出了中子/γ综合屏蔽性能分析评价方法,针对核反应堆单层外照射三层屏蔽结构简化模型,模拟计算了硼不锈钢和普通不锈钢材料对中子/γ混合辐射场的中子、光子、(n,γ)反应产生的光子、材料内二次活化产物光子的屏蔽效果,并对防护材料的综合屏蔽性能进行了评价。     

光子屏蔽快速评估软件设计

本文设计了一款用于光子屏蔽问题的快速评估软件——GSC程序,可实现不同源项对应不同屏蔽材料的屏蔽厚度计算及屏蔽后照射量率的快速评估。程序基于光子线性衰减公式,采用双对数插值法计算线性衰减系数μ值,不变嵌入法计算照射量积累因子B值。将GSC计算结果与国外同类软件及蒙特卡罗模拟计算结果进行了对比,误差5%的符合率达到80%以上,验证了其正确性和有效性,保证了GSC可用于光子屏蔽的快速评估。