FLUKA在永久磁铁辐射退磁实验模拟中的应用

利用FLUKA程序,对韩国浦项加速器实验室的2.5 GeV电子直线加速器辐射退磁实验系统进行蒙特卡罗模拟,得到了永久磁铁处各种粒子(包括光子、电子、中子及质子)的能谱以及注量的空间分布。根据实验中的束流强度,估算出永久磁铁所受的吸收剂量率和1 MeV等效中子注量率分别为18.7 Gy/s和6.37×107cm-2.s-1。

基于FLUKA计算压力容器快中子注量的可行性研究

基于知识产权的考虑,通过与蒙特卡罗程序MCNP计算结果比对,研究使用FLUKA程序替代MCNP程序进行反应堆压力容器快中子注量计算的可行性。通过修改和调用子程序对次级粒子堆栈进行操作,解决了关闭裂变中子这一关键问题,FLUKA程序的计算结果与MCNP程序的计算结果相对偏差在5%以内,符合得较好,证明使用FLUKA程序替代MCNP程序用于计算反应堆压力容器快中子注量在技术上是可行的。

γ辐射场中TEPC微剂量谱的测量与模拟

组织等效正比计数器(TEPC)所测中子、γ辐射的微剂量谱体现出不同的特征,可对中子、γ混合辐射场剂量当量份额进行区分。对中子、γ辐射剂量当量分辨方法进行研究,在60 Co、137 Csγ参考辐射场测量纯γ辐射的微剂量谱。采用FLUKA程序,模拟TEPC在多个单能点γ辐射场的微剂量谱。结果表明,60 Co、137 Csγ参考辐射场测量的微剂量谱与蒙特卡罗模拟的微剂量谱均体现了γ辐射的特征即线能基本低于10keV/μm,是进行中子、γ辐射剂量当量贡献分辨的基础。

FLUKA在上海光源增强器束流损失监测系统模拟中的应用

上海光源(SSRF)是中国迄今为止最大的大科学装置,在科学界和工业界有着广泛的应用价值。上海光源增强器的束流损失监测系统,对于保障中国首台增强器的正常运行和机器研究都起到重要的作用。针对该束流损失监测系统设计中相关的问题,利用FLUKA程序,对不同能量的束损电子在真空室壁中的簇射过程进行了模拟,并比较了次级粒子在探测器内的能量沉积。结果表明:探测器中对能量沉积起主导作用的是簇射电子,设计方案是可行的。同时讨论了在不同能量束流电子损失下,探测器测量结果的一致性问题。

质子治疗室感生放射性及屏蔽材料影响分析

目的分析质子固定束治疗室内感生放射性剂量分布及屏蔽材料的影响。为质子治疗辐射防护及屏蔽材料选择提供依据。方法利用FLUKA模拟质子固定束治疗室内感生放射性剂量分布、剂量随时间的变化情况及不同混凝土材料的影响。结果质子治疗室内感生放射性剂量分布主要集中于靶周边,且冷却3~5 min后剂量迅速降为停止照射时刻的5~10倍。混凝土中感生放射性会在主射束末端靠近屏蔽体内侧形成剂量略高区域,混凝土中Fe、O、H、等元素含量对治疗室内感生放射性剂量有显著影响(P<0.01),且治疗室内感生放射性剂量与Fe元素含量呈负相关。结论质子治疗室内治疗后的患者、空气和屏蔽材料的感生放射性均是工作人员外照射剂量的主要来源,采取时间的防护方式最为有效。在不考虑施工难度等因素,从外照射防护效果和感生放射性剂量贡献的影响上分析,在质子治疗室的屏蔽材料选择上含Fe较多的重混凝土为最优选择。

六种不同混凝土在质子治疗机房屏蔽性能研究

目的研究6种不同混凝土为主墙时,230 MeV质子治疗室主屏蔽体外的剂量水平,获取6种不同混凝土的屏蔽性能。方法采用FLUKA程序构建计算模型,将不同混凝土组成引入FLUKA程序,模拟230 MeV质子束流照射情况下关注点周围剂量当量率随混凝土厚度的变化,拟合6种混凝土透射曲线,得到6种不同混凝土的屏蔽性能参数。结果230 MeV质子束90°方向照射水靶时,混凝土厚度超过40 cm后,6种不同的混凝土对质子束的衰减均呈指数衰减,拟合的衰减曲线R^(2)>0.99,普通混凝土、重晶石混凝土、磁铁矿混凝土、褐铁矿混凝土、磷铁矿混凝土和铁硅酸盐混凝土的线衰减系数分别为:0.0148 cm^(−1)、0.0172 cm^(−1)、0.0196 cm^(−1)、0.0219 cm^(−1)、0.0256 cm^(−1)、0.0290 cm^(−1)。结论混凝土材料中的元素组成和占比在很大程度上直接影响着混凝土对于质子束的屏蔽能力,6种不同的混凝土对质子的屏蔽性能相差较大。因此在质子治疗室屏蔽材料的选取时应该结合混凝土的材料组成和屏蔽性能、施工难易程度及工程成本等诸多因素综合考量。

医用电子直线加速器治疗机房入口辐射剂量分析

目的探究加速器机房入口辐射剂量,指导机房入口防护检测。方法利用FLUKA程序构建加速器机头及机房模型,模拟加速器在10 MV和600 cGy/min条件下,比较不同机架角度、照射条件和迷路情况下机房入口内侧的辐射剂量率。结果不同迷路内墙厚度和机架角条件下,有水箱时入口剂量率明显大于无水箱情况。迷路内墙厚度为1800 mm,机架角为90°时入口剂量率最大。迷路内墙厚度为1000 mm,机架角为0°和180°时,入口剂量率明显大于其他情况。迷路内墙为1.80 m、机架角为90°、有水箱、迷路内入口宽为1400~2200 mm时,机房入口处剂量率在(82.26±48.95)~(314.09±96.34)μSv/h。结论加速器机房入口处的剂量主要来自于有用线束在患者体表的散射和泄漏辐射,入口剂量率随迷路内口宽度递增。在入口防护检测时,机架角度的选取要考虑迷路内墙厚度,在不明确情况下对4个角度进行检测,保证检测结果的全面和准确。

高能X射线整车原木辐照检疫中的感生放射性

利用加速器产生的高能电子束或者高能X射线进行原木辐照处理过程中,原木和车厢有可能会产生感生放射性,从而可能会对工作人员或后续的消费者带来不必要的辐射照射风险。采用MonteCarlo方法,使用FLUKA程序结合解析经验公式,以25MeV和35MeV高能X射线装置为例,建立了高能X射线整车原木辐照检疫中的感生放射性计算模型,并比较了16、20、25、35MeV的辐照装置可能产生的感生放射性核素的剂量率。结果表明:由于木材的感生放射性核素多为短寿命核素,故不需要考虑原木被辐照后的感生放射性的影响;但只有16MeV辐照装置能够满足工作人员每年20mSv的剂量限值要求,因此需要对车厢经过辐照后对工作人员的长期辐照进行防护。