现场校准用便携式X射线照射装置的优化设计及辐射特性研究

中国原子能科学研究院计量测试部研制了一款用于校准现场固定式X、γ辐射剂量仪的便携式X射线照射装置。首先利用蒙特卡罗软件建立模型,对出射口准直光阑结构进行优化设计,随后,对所建参考辐射场射束范围、均匀性及散射辐射进行模拟计算,并利用TW32005电离室进行了实验验证。在本研究所选辐射质、管电流及参考点-焦斑距离条件下,所建立的辐射场能量范围为60~164 keV,空气比释动能率在0.08~565 mGy/h,周围剂量当量率在0.13~892 mSv/h,为后续利用便携式X射线照射装置开展现场校准技术研究奠定了基础。结果表明,经优化设计后的准直光阑在满足准直限束需求的同时有效减轻了自身重量,便携式X射线参考辐射场特性满足GB/T 12162.1—2000要求,验证了所建模型的正确性及蒙特卡罗方法用于便携式X射线参考辐射场特性研究的有效性。

采用机器学习的X、γ辐射剂量仪现场校准技术

为解决固定式X、γ辐射剂量仪现场校准的散射和剂量率定值难题,保障核设施安全稳定运行,基于X光机研究建立了便携式X射线照射装置和自屏蔽式X射线照射装置。基于蒙特卡罗模拟及机器学习算法和实验方法完成了X射线辐射场散射辐射修正并开展辐射场剂量率定值技术研究。首先,使用MCNP对便携式X射线参考辐射场及自屏蔽式X射线参考辐射场的均匀性、散射辐射和能谱分布等辐射特性进行了模拟,将得到的结果与实验数据进行对比,验证了数值模拟方法的有效性以及该装置应用于现场校准的可行性;其次,基于机器学习算法搭建现场校准环境散射辐射修正系统,使用平均绝对值误差对机器学习模型效果进行评价;最后,结合照射装置及次级电离室利用搭建的环境散射辐射修正系统开展现场校准实验。研究结果表明,便携式X射线照射装置及自屏蔽X射线照射装置均能提供满足GB/T 12162.1—2000标准要求的参考辐射场,基于环境散射辐射修正系统开展的固定式X、γ辐射剂量仪现场校准的校准因子和实验室校准因子的相对误差不大于6.2%,满足现场校准工作要求。

移动X射线参考辐射场的环境散射辐射份额模拟研究

基于中国原子能科学研究院研制的一款可移动式X射线照射装置,开展现场校准环境散射辐射计算模型的搭建与实验验证工作。利用蒙特卡罗软件建立照射装置及周围环境同尺寸概化模型,确定环境散射辐射的计算方法;开展基本场景条件下的模型验证工作,分析可能影响结果的主要因素并据此调整模型尺寸,然后对改进后的模型进行了实验验证。限束光阑模型半张角最终确定为5°、8°30′、10°20′;在N100~N200范围内,采用改进模型计算得到的环境散射辐射份额与实验结果的相对偏差为−11.6%~9.3%。研究结果证明:利用验证后的模型,可以为基于机器学习的现场X射线散射辐射修正系统的研究提供大量训练数据。