医用电子加速器在低能X射线或高能电子线治疗条件下的中子剂量当量率测量研究

通过对医用电子直线加速器中子剂量当量率进行测量,研究直线加速器不同治疗模式下的中子产额,并为现阶段通用的低能X射线治疗和高能电子线治疗模式的加速器机房辐射屏蔽防护提供基础数据。采用AT1117M/ATKN中子周围剂量当量率仪对医科达和瓦里安两家典型医用电子直线加速器厂家的医科达ElektaAxesse型直线加速器和瓦里安VitalBeam型直线加速器机房内、防护门内外侧中子周围剂量当量率进行测量。结果表明,在辐射防护屏蔽中,6MVX射线治疗模式下和15MeV电子线治疗模式下,其加速器机房均可不考虑中子的防护问题。

一种中子剂量当量仪的探头设计

针对单探测器中子剂量当量仪的能量响应性能普遍不好的情况,设计了一种由三个慢化球壳和三个3He正比计数管构成的多探测器中子剂量当量仪的探头,对它的能量响应进行了计算,并与ICRP的推荐值进行了比较和分析,提出了对它的能量响应性能进行进一步改善的方法。

中子剂量当量仪在复杂中子场中的应用研究

针对目前反应堆安全壳内中子剂量测量存在较大误差的特点,通过分析中子剂量当量仪的工作原理、校准方法和现场测量过程中存在的不足,阐述其对测量的影响,并提出修正和弥补措施,以供相关人员参考。

一种新型中子剂量当量仪的能量响应性能分析

介绍了对一种新型中子剂量当量仪的能量响应性能的分析。用MCNP程序分别计算了它的各探测单元的中子注量能量响应,并按照中子剂量当量指示值的算法计算了它的中子周围剂量当量能量响应性能,从计算结果看,在热中子～15 MeV的能量范围内它的能量响应变化范围大约在0.55～1.95之间。计算了它在Am-Be源和Cf-252源照射下的中子周围剂量当量响应,与实验测量结果进行了比较,计算值与实验值吻合得较好。

一种新型中子剂量当量仪的电子学系统设计

介绍了一种新型中子剂量当量仪的电子学系统的设计,该系统由电源电路、放大器电路、脉冲幅度甄别电路和仪器控制电路等部分组成。该系统能够满足该新型中子剂量仪的功能要求,能够实现该新型中子剂量仪的信号采集、结果计算和仪表控制等功能。

双探测器中子剂量当量仪的探头设计

针对单探测器中子剂量当量仪的能量响应性能普遍不好的问题,设计了一种新型中子剂量当量仪,该中子剂量当量仪的探头包含有两个不同厚度慢化体球壳和两个球形3He正比计数管。用MCNP程序对分别嵌入到两个慢化体球壳中心的两个3He正比计数管的能量响应进行了计算。在周围剂量当量的结果计算时,用两个探测器的计数率之比确定1个修正因子以对探测器的计数率转换成中子周围剂量当量率进行修正。经过理论分析和实验验证,该中子剂量当量仪的能量响应性能有一定改善,可使热中子～14MeV范围内的能量响应缩小到0.7～1.3范围内。

便携式中子剂量当量仪研究现状

介绍了便携式中子剂量当量仪的国内外研究现状,对慢化吸收型中子剂量当量仪、能谱型中子剂量当量仪、多探测器型中子剂量当量仪和基于闪烁体探测器的中子剂量当量仪发展概况和性能优劣分别进行了叙述。基于闪烁体探测器的中子剂量当量仪由于具有较好的n-γ甄别性能、体积小重量轻等特点,发展中子剂量当量仪的应用具有非常重要的现实意义。

基于中子/瞬发γ射线联合测量的中子剂量监测模拟研究

辐射场下的中子周围剂量当量率监测具有重要意义,其可以反应核设施运行状况以及辐射防护信息。目前常用的监测仪器为基于单探测器、单慢化体的A-B型剂量当量率仪,其响应曲线与“中子注量-周围剂量当量转换系数”有较大的差异,导致测量结果误差较大。为提升中子剂量仪测量结果的准确性,对基于中子和瞬发γ射线联合监测中子剂量率开展研究。利用铅块、含硼聚乙烯、有机玻璃和氯化钠组合而成的转换材料,通过蒙特卡罗模拟计算B、H、Cl、Pb、C和O元素对不同能量中子的响应,利用响应曲线结合LB6411型剂量仪的响应曲线进行线性拟合,得到与“中子注量-周围剂量当量转换系数”更为接近的响应曲线。通过差分进化算法计算得到线性拟合系数,结果显示,新的响应曲线在1×10^(-8)~16 MeV能量区间内与h_(φ)响应曲线更贴近,二者的相对偏差在50%之内。联合测量中子与瞬发γ射线对中子周围剂量当量率进行监测可行,为中子剂量仪校准和研发提供了新的方向和支持。

基于混合灵敏气体正比计数器的中子周围剂量当量率仪探头优化设计

采用混合灵敏气体正比计数器可实现中子周围剂量当量率仪的轻便化设计,同时也是日益昂贵的3He正比计数器的一种有效替代。本工作采用丙烷、氮气为混合灵敏气体,聚乙烯作为慢化层的设计方案,并通过MCNP程序模拟计算直径为100 mm的球形正比计数器能量响应性能。结果表明:通过调整丙烷、氮气的比例为3:1,设置聚乙烯慢化层厚度为10 mm,可使探头在热中子~20 MeV范围内的能量响应性能满足“2因子区间”要求,可实现对基于混合灵敏气体正比计数器的中子周围剂量当量率仪探头的性能优化。根据设计方案制作探测器样机,在252Cf源标准辐射场中实现了对中子周围剂量当量的有效测量。

TEPC及其中子剂量测量应用研究进展

基于组织等效正比计数器(Tissue-Equivalent Proportional Counter,TEPC)的辐射监测装置在中子周围剂量当量测量领域展现出独特优势和应用潜力,成为各国新型中子剂量测量技术的研究热点。本文阐述了TEPC基本工作原理、各种技术路线的工作机理和特点优势,综述了基于TEPC的中子周围剂量当量测量技术的国内外研究和应用现状,并对关键技术的未来发展进行了展望。

一种新型中子周围剂量当量(率)测量装置的性能实验

本文介绍一种新型中子周围剂量当量(率)监测方法,搭接了一套单球多计数器的中子周围剂量当量(率)监测装置,利用蒙特卡罗MCNP4A程序模拟计算了中子注量的响应函数,借用“少道”解谱软件进行解谱并对一些辐射防护量进行了计算。通过对252Cf和Am-Be两种中子参考辐射场的测试,表明对中子注量率、周围剂量当量率、单位注量平均周围剂量当量和剂量当量平均能量的计算结果与参考值相比,偏差均小于10%,这种监测方法较好地解决了中子剂量仪表的能量响应问题。

核电站工作场所中子能谱和周围剂量当量率测量

中子周围剂量当量是核电站辐射防护监测的主要对象之一,而中子周围剂量当量的评估强烈依赖中子的能量分布。利用自制的多球谱仪对秦山第三核电有限公司（TQNPC）重水反应堆安全壳内5个位置的中子能谱和周围剂量当量率进行了测量。该谱仪由1个^3He正比计数器以及9个2.5～12英寸不同直径的聚乙烯球组成,响应函数通过MCNP程序计算,并利用标准^252Cf中子源进行了校准和验证。通过测量的中子能谱,获得了不同工作区域的中子周围剂量当量率及其能量分布,并与中子周围剂量当量率仪和CR-39径迹蚀刻探测器的测量结果进行了比较,为核电站中子剂量的监测提供了相关参考数据。

中子周围剂量当量仪的校准方法与亚太比对

中子周围剂量当量(率)仪作为中子辐射水平监测的主要设备须采用适当的方法进行准确校准。亚太计量规划组织于2012年组织了该类仪器的校准比对(APMP.RI(III)-S1),比对协议规定采用放射性核素中子源的中子参考辐射场校准主导实验室提供的比对仪器,并推荐采用影锥法和距离变化法对校准结果进行散射中子修正,参比实验室将比对仪器的校准因子及其不确定度作为比对结果上报。中国计量科学研究院参加了本次比对,比对结果表明参比实验室的校准结果在不确定度范围内一致。

亚太地区中子周围剂量当量(率)仪的校准比对

适当的校准方法是保证中子周围剂量当量(率)仪测量结果准确可靠的重要因素。本文介绍了亚太地区首次中子周围剂量当量(率)仪校准比对APMP.RI(Ⅲ)-S1,以及韩国、澳大利亚、印度、中国台湾、中国大陆、日本和俄罗斯等国家和地区的计量院的放射性核素中子参考辐射场及比对结果。本文利用实验室建立的^(241) Am-Be和^(252)Cf中子源参考辐射场对两台比对传递仪器进行了校准,并将校准结果进行了比较。结果表明,本实验室采用影锥法和距离反平方法的校准因子与比对参考值在不确定度范围内一致。

中子周围剂量当量率测量技术的发展与现状

中子周围剂量当量率的监测对辐射防护有重要的意义。通过对中子探测元件和中子剂量当量率仪发展过程的调研可知,根据其原理和结构可将其分为:单探测器单慢化体剂量当量率仪、单探测器多慢化体剂量当量率仪和多探测器集成剂量当量率仪,并对γ峰修正探测器的研究现状和优缺点进行了探讨。本文对这4种类型仪器的发展成果以及存在问题进行了总结与分析。

基于D-D中子源校准中子周围剂量当量仪的最小房间尺寸研究

在中子周围剂量当量仪校准过程中,使用D-D中子源代替传统同位素中子源会使校准过程具有更高的安全性。为推动D-D中子源在中子周围剂量当量仪校准过程中的应用,提出了应用蒙特卡罗(MC)法的能量截断法代替影锥法的散射中子研究方法;分析了在不同类型房间中,不同内部空间尺寸对散射中子的影响。计算结果表明随着房间内部空间的增大,入射探测器的散射中子所占比例会逐渐减小。若使用D-D中子源进行中子周围剂量当量仪校准,在探测距离75 cm,探测器直径20 cm的情况下,所需的最小正方体房间的内部空间棱长为332 cm;所需最小长方体房间的内部空间的长、宽、高分别为410 cm、410 cm、205 cm。。

三探测器中子周围剂量当量/能谱监测仪的设计

本文基于三片微结构探测器设计了一种精确且便携的中子周围剂量当量/能谱监测仪,将探测器插入圆柱形聚乙烯的不同慢化深度处同时计数,并设计了中子周围剂量当量H^(*)(10)及能谱求解算法。H^(*)(10)测量采用最小相对误差二乘的修正方法,将各探测器的响应曲线拟合得到更接近标准剂量转换系数(DCC)曲线的结果,能谱测量采用新型广义回归神经网络(GRNN)解谱算法。对IAEA标准辐照环境进行测试,H^(*)(10)计算结果的平均相对误差仅为8.58%。在Am-Be参考辐射场中进行实验,3个测量点H^(*)(10)测量结果与标准值的相对误差均小于10%,解谱结果与标准能谱较相似。模拟计算结果表明,引入吸收体的方法可有效改善角响应性能。

中子剂量仪表校准的本底扣除方法研究

用241Am-Be中子源参考辐射场校准了一台中子周围剂量当量(率)仪,采用影锥法、半经验法、多项式拟合法和简化拟合法等方法扣除散射中子本底的结果,并对结果进行了比较研究,说明了各自的优缺点和适用范围。结果表明,这四种方法的结果在不确定度范围内一致。

双球型便携式中子剂量仪探头的设计

介绍了双球型便携式中子剂量仪探头设计的计算过程,利用MCNP3B程序对双球的中子能量响应进行模拟,基于双球的中子能量响应差异,可确定一个修正因子,对H*(10)的估算值进行修正,使得中子剂量能量响应得到改善。考虑到双球的相互影响问题,对双球的间距和角响应进行了计算,并对影响的原因进行了分析。

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7.5μSv/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16cm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1cm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。