伽玛辐照装置钴源排布界面程序的开发和应用

采用MATLAB App Designer软件,基于点核积分法、蒙特卡罗方法原理,设计了伽玛辐照装置钴源排布效果界面程序。界面程序可模拟钴源手动排布操作和自动排布计算过程,实时显示操作模块钴源位置变化和整个源强效果图,并可快速计算源架表面剂量分布和产品空间剂量分布图。在预期的参数条件下,通过导入钴源活度、位置等信息参数,界面程序可自动排源计算和选取最优排源方案。界面程序导出的排布方案,可用于GEANT4蒙特卡罗程序直接运行,从而验证排布方案准确性。通过对不同钴源活度在集中和分散两种排布方式计算比较,结果表明界面程序与GEANT4计算有较好的吻合性。在新增钴源或调整排布方案时,对选择最优方案和提高钴源能量利用率、辐照装置产能等方面起到重要作用。

10MeV工业辐照电子加速器GEANT4计算和工艺界面软件开发

利用GEANT4蒙特卡罗软件程序包,建立了10 MeV工业辐照电子加速器数学模型,并模拟计算了不同密度下均质产品剂量分布数据。结合Qt界面设计开发平台,对模拟数据进行C++编程计算,获得了各种产品密度、不同厚度单双面辐照剂量分布图及辐照不均匀度等参数。同时,利用Qt将产品辐照剂量与束下装置传送速度计算、日常工艺管理和剂量场分布数据绘图等功能界面化,研制了辐照工艺界面软件。经过产品剂量分布测试实验和对行业研究结果比较,验证了GEANT4模拟计算结果和工艺软件准确性。实验表明:计算和测试结果具有很好的吻合性。辐照工艺界面软件可以快速显示产品辐照效果及计算传送速度等主要工艺参数,为产品辐照工艺设计提供了有力工具。

基于蒙特卡罗法的缓发中子探测装置设计

为提高缓发中子探测装置的灵敏度,设计了基于蒙特卡罗法的缓发中子探测装置。采用蒙特卡罗N⁃粒子传递代码(MCNP)程序和Geant4程序解决复杂螺旋管建模难点问题,完成基于BF3探测器的缓发中子探测装置模型建立及粒子输运设计,从而计算缓发中子探测效率。计算结果表明,可能由于MCNP和Geant4程序对H原子的慢化数据库或物理模型不一致,引起两种方法计算的结果误差为17%。但BF3探测器对螺旋管内中子探测效率均较高,不影响缓发中子探测装置的螺旋管状源项设计。该设计对中子探测装置的效率设计具有一定的借鉴意义。

基于碲锌镉探测器的高精度毫米级厚度测量技术研究

目前厚度测量精度不高或者测量方式复杂,为设计一套操作简单、高效、无损、适用范围广的高精度厚度测量装置,本研究利用^(241)Am放射源和碲锌镉(CZT)探测器,开发一套高精度厚度测量系统,同时提出采用测量条件补偿法实现样品无损、高精度在线测量。利用Geant4程序对厚度测量系统进行模拟设计,确定准直孔尺寸、源与探测器相对位置和屏蔽层厚度等关键参数。利用搭建的厚度测量系统测量纸张、圆台型样品、陶瓷和高速钢等样品。结果表明,该系统对厚度精度在百微米量级时,可以实现高效、实时在线厚度测量;当对测量精度要求提高时,通过延长测量时间、采用测量条件补偿法等,可实现高精度测量。对于1 mm厚的物质,测量精度可达1μm;该系统长时间工作稳定,24 h内相对标准偏差约为0.057%。

闪烁薄膜探测器X/γ射线能量响应研究

为准确评估闪烁薄膜探测器(OSFD)在脉冲裂变中子参数测量中γ射线对测量结果的影响,利用Geant4程序对闪烁薄膜探测器的X(或γ)射线响应进行模拟,结合半经验电子发光效率曲线,获得探测器能量响应理论曲线,利用662keV和1.25MeV的单能γ射线源,以及窄谱剂量标准的48～208keV准单能X射线能点对探测器响应进行刻度。本研究结果为闪烁薄膜探测器结构的改进,以及探测器在宽能谱脉冲X射线场测量中的应用提供了重要依据。

利用MRI三维男性人体模型对航天员所受空间辐射的估算(英文)

目的建立空间辐射环境下,航天员器官所受辐射剂量及对其健康危险的计算方法。方法利用符合航天员体征的人体MRI图像,建立三维男性人体模型及辐射数据库,并结合蒙特卡罗粒子输运程序GEANT4用于剂量计算。结果我们得到了模拟各向同性抽样情况下,10MeV到500MeV单个质子对人体辐射敏感器官的吸收剂量及有效剂量。结论在航天员体征三维人体模型及辐射数据库的基础上,利用空间舱内测量质子谱,得到了舱内累计剂量。计算的皮肤剂量为148.6μGy/d,该值与美国和俄罗斯发表的数据100 ～300μGy/d比较接近。

铯-137辐照水和血液的辐照剂量等效性分析

目的研究和比较水作为血液的辐照吸收剂量测试的替代介质的有效性。方法通过使用Geant4程序模拟计算铯-137放射源分别在水和血液成分中的辐照吸收剂量,分析比较铯-137在水和血液中的辐照吸收剂量的差异。结果铯-137放射源在水和血液中的辐照吸收剂量平均偏差<2%。结论水可以作为血液的辐照吸收剂量测试的替代介质。

MC模拟多种材料γ射线屏蔽性能

为满足运维机器人在不同辐射强度场中屏蔽材料的需求,采用MC软件Geant4与屏蔽参数计算程序Phy-X对6种屏蔽材料在窄束和宽束条件下的屏蔽参数进行模拟计算,探究了材料厚度和γ射线强度对积累因子的影响以及6种不同材料的屏蔽性能.结果表明,模拟结果与理论计算结果基本一致,该模型及方法可为不同辐射强度场中屏蔽材料的设计提供有价值的参考.