X射线源针孔成像系统优化设计研究

为提高x射线源针孔成像系统的性能，对成像能区为10～100keV的x射线源针孔成像系统进行了优化设计研究。综合应用了理论分析和蒙特卡罗模拟的方法，首先根据X射线波长、准直器角响应和x射线穿透效应对针孔成像的不同影响结果设计了可有效控制成像分辨率和成像面积变化的船底型准直器，随后用蒙特卡罗方法对使用该准直器的针孔成像系统进行了模拟验证。结果表明，对于100keV以下的X射线，经船底型准直器后，成像的空间分辨率和亮斑亮度较稳定，能得到相对准确的X射线源定位、定量信息。

辐射防护用中国参考人体素模型建立、应用及最新进展

以中国女性参考人体素模型为例,介绍了中国成年男女参考人体素模型的建立工作,包括构建非均匀骨模型,补充辐射敏感器官,进行器官二次分割和调整等过程。最后建立的中国参考人体素模型基本包含了ICRP新建议书中所有辐射敏感器官,器官质量与中国参考人数据差异基本在5%以内。该模型在内照射、外照射方面均得到一定应用,研究结果为我国辐射剂量评价工作提供了基础数据。最后介绍了人体体素模型的最新进展:精细乳房模型和微观骨模型。

大亚湾核电站周围海域水生生物人工放射性核素辐射剂量率的蒙特卡罗计算

为了定量研究核电站液态流出物对水生生物的辐射,建立了核电站周围海域水生生物辐射剂量模型,用MCNP程序对大亚湾11种辐射参考生物的人工核素辐射剂量率进行了计算.生物体建模时采用2个椭球体模型,分别模拟全身和器官团.选取了对生物影响最大的9种人工核素作为源项逐一模拟.最后以137Cs、90Sr、110mAg三种核素为例,根据其海水中的比活度计算出生物的吸收剂量率.结果表明在正常工况下大亚湾水生生物受到的辐射剂量是安全的,而且生物浓缩核素的内照射贡献了98%以上的辐射剂量.即使是在非正常工况下,海水中放射性核素含量升高,但只要比活度尚未超过海水水质标准的比活度限值,水生生物受到的剂量(最大剂量约3.420 mGy/a)仍然是安全的.本研究结果可用于评价核电站对海域生态环境的影响,以及水生物种的辐射防护工作.

强激光与固体靶相互作用所致硬X射线剂量和能谱的实验测量

为了研究强激光与固体靶相互作用产生的电离辐射危害,本文在星光Ⅲ300TW强激光装置上开展了一系列激光打靶实验。实验使用的激光功率密度为5×10^(18)~4×10^(19)W/cm^2,激光脉冲能量为60~153J,靶为直径1mm、厚度1mm的Ta圆柱,本文分别对X射线剂量、X射线能谱和超热电子能谱进行了测量。实验结果表明,测量到的单发最大X射线剂量约为16.8mSv,靠近激光传播方向(0°),距靶50cm处;激光0°方向的X射线剂量随激光功率密度的增加而显著增加,激光90°方向的X射线剂量随激光功率密度的变化相对较小;测量到的X射线能谱可大致用含有两个X射线温度的指数分布函数描述,其中0°方向测量到的X射线温度为0.4~1.15 MeV,90°方向测量到的X射线温度为0.25~0.54 MeV;实测超热电子温度与Wilks定标率符合较好。

基于MCNP对γ射线吸收剂量累积因子的计算与研究

使用蒙特卡罗程序MCNP计算了常用材料下的吸收剂量累积因子,计算时采用了较新的截面数据库MCPLIB04及介质材料的衰减参数数据库,并考虑了轫致辐射和相干散射等物理过程,同时将计算结果与相关文献给出的数据进行了比较,分析了造成差异的主要原因。结果表明:利用MCNP计算出的低Z材料的吸收剂量累积因子值在入射光子的中能区部分,平均比文献给出的数据偏小,在高能区部分平均比其偏大;而利用MCNP计算出的高Z材料的吸收剂量累积因子则普遍比文献给出的数据偏大。本文工作可为更新目前使用的较为陈旧的累积因子数据库提供参考。

吸入性210Pb内照射剂量估算方法研究

本文通过建立包含沉积模型、生物动力学模型和剂量学模型的一整套内照射模型,计算得到吸入环境中的210Pb对男女成年人各器官的当量剂量系数,从而得到有效剂量系数为1.1×10-6 Sv/Bq。计算结果对210Pb防护工作的开展提供了参考数据。

强激光打固体靶所致硬X射线屏蔽模拟研究

强激光与固体靶相互作用产生的硬X射线已被证实为一种新的电离辐射源,其辐射防护问题引起国内外相关领域的广泛关注。为了便于开展这类电离辐射源的屏蔽设计,研究了强激光打靶所致硬X射线在常用屏蔽材料中的剂量衰减曲线和十值层(TVL)。利用蒙特卡罗程序FLUKA建立了强激光打靶所致硬X射线的屏蔽计算模型,开发了专门的统计程序,解决了屏蔽层之间由于粒子反散射造成的重复统计问题,使得可以通过一次模拟得到不同屏蔽厚度下的光子剂量。计算结果表明:当电子温度为0.5~10 MeV时,X射线在混凝土中的十值层从24cm到56cm不等。其中X射线的十值层会随着电子温度的增加而增加,并逐渐趋于饱和。而对于铅屏蔽,除了第一个十值层(TVL1)外,平衡十值层随电子温度的变化较小,在4.7~5.4cm范围内。另外,当电子温度较高时,探测器到屏蔽体的距离不同会使得TVL1值存在明显的差异。

强激光与固体靶相互作用所致硬X射线剂量的蒙特卡罗模拟

本文利用蒙特卡罗程序FLUKA建立了强激光与固体靶相互作用所致硬X射线剂量估算模型,通过与文献结果进行比较,对计算模型进行了验证。利用该计算模型研究了不同电子温度、不同靶材料(包括金、铜和聚乙烯3种常见靶材)和厚度对X射线剂量的影响。计算结果表明,X射线剂量与电子温度密切相关,并会受到靶参数的影响。相同靶厚情形下,Au靶产生的X射线剂量约为Cu靶产生的X射线剂量的1.2倍,约为PE(聚乙烯)产生的X射线剂量的5倍。另外,相较于其他靶厚,当选取电子的平均射程为靶厚时,产生的X射线剂量较大。这些计算结果将为强激光装置中电离辐射剂量的评估提供相关参考。

基于micro-CT图像的骨复合体素模型建模研究

已建立的人体体素模型中,骨松质均采用均匀模型代替,使骨剂量的计算精度受到影响。目前国际上利用白种人骨松质的NMR、micro-CT图片开展了骨微观模型的建模及剂量学研究,但我国尚未开展这方面的研究。本文利用micro-CT成像,建立了基于中国人骨松质的骨微观模型,同时与已建立的中国成年男性参考体素模型中的宏观骨模型相结合,建立了骨复合体素模型。利用该模型初步计算了骨盆骨小梁体源、骨小梁面源和红骨髓源对骨内膜的电子吸收分数。计算结果显示,基于中国人骨松质的骨微观模型计算的吸收分数曲线变化趋势与白种人的计算结果一致,最大差异分别为5.7%、1.4%和2%。

中国参考人数字体素体模及其在辐射防护领域的应用

人体内辐射剂量的精确模拟计算需要建立精确模拟人体各种组织器官的人体模型。该文依据中国数字人项目的人体彩色切片照片数据,建立了中国参考人数字体素体模。它采用数百万至上千万个立方体体素描述了79种组织和器官,满足ICRP(International Commission on Radiologi-cal Protection)2007年建议书中组织权重因子的技术要求,并反映了中国人体貌特征,为得到适用于中国人的剂量学参数提供了技术基础。该文详述了中国参考人数字体素体模的建立过程,并将中国参考人男性数字体素体模分别应用在外照射剂量学和内照射剂量学的研究中。该研究对于促进我国人员辐射剂量评价工作具有一定的积极意义和应用价值。

基于中国人体素模型CVP的中子剂量转换系数

在反应堆、高能电子加速器、质子和重离子束加速器以及深太空探测领域中,中子的辐射防护非常重要,因此,需要对中子剂量转换系数进行研究。目前基于不同体模的剂量转换系数研究是国际上辐射防护领域的一大研究热点。该文利用中国人体素模型CVP(Chinese voxel phantom)及MCNP程序,模拟不同能量、不同照射方式下单能中子在人体内的输运,得到了一系列精度较高的器官吸收剂量转换系数,并将结果与其他两套数据,即基于另一体素体模VCH(visible Chinese human phatom)和中国参考人数学体模CMP(Chinese mathmatical phantom)的结果,进行了比较分析。结果表明:由于个体之间以及与中国参考人之间的差异,基于不同体模的器官吸收剂量转换系数之间的差别可达30%～40%。该结果对于分析个体之间中子剂量转换系数的差异,以及由数学体模和体素体模的区别所引起的剂量学数据差异很有意义。

网络化放射源监管系统的设计与开发

目的提高环保部门对涉源单位和辐射源的监督水平,提高核技术利用监管信息化水平。方法在充分调研需求的基础上,网络化放射源监管系统分为申报系统和监管系统,分别基于MYSQL数据库和SQL Server2005进行开发。结果 该系统符合当前监管需求,目前已经在全国开展运行。结论该系统实现了对放射源各个环节的动态跟踪管理,全面提高了核技术利用辐射安全监管效率和水平。

RAIS和网络化放射源监管系统的功能介绍

目的介绍并比较RAIS系统与网络化放射源监管系统的功能、特点。方法介绍了RAIS系统的功能、特点和存在的问题,以及网络化放射源监管系统的功能、特点及改进。结果与单机版的RAIS相比较,网络化放射源监管系统在功能、管理流程和界面上都有显著差别和改进。结论网络化放射源监管系统实现了对放射源全程、动态的监管,实现了各级监管部门的信息实时联网和动态传递,提高了核技术利用监管水平。

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。

参考生物的半定量选择方法

利用模糊数学综合评价原理和层次分析法,建立了一套参考生物选择的数学处理流程。以关心度为选择指标,通过建立预选种群、确定选择指标、确定指标权重,并对指标进行量化和模糊计算得到了指标的模糊关系矩阵,最后计算得到了预选种群的关心度,实现了多种准则下的综合评价。以EPIC(environmental protection from ionizing contaminants in the arctic)为例计算了16种生物种群的关心度,发现了包括以浮游植物为食的哺乳动物在内的生物种群更加适合于做参考生物。

中国成年男性精细眼模型

人眼晶状体是一种辐射敏感器官,建立精细的人眼模型对于精确评估晶状体的受照剂量及辐射风险非常重要。该文基于中国成年男性眼睛的特征参数建立了精细眼模型,该模型包含眼睑、巩膜、脉络膜、视网膜、晶状体、虹膜、角膜、玻璃体和房水9个主要结构。在此精细眼模型的基础上,利用MCNP模拟程序计算多种照射情形下晶状体的电子剂量转换系数,并与相关文献中的结果进行对比。结果表明:当电子能量在0.6~1.2MeV之间时,计算结果与其他文献中的结果差异较大,相对偏差最高可达98%,该模型为准确评估中国成年男性晶状体剂量提供了参考。