中国锦屏地下实验室缪子辐射环境蒙特卡罗方法模拟

用蒙特卡罗方法对中国锦屏地下实验室(CJPL)的缪子辐射本底进行了模拟。在对宇宙线缪子进行模拟时,依据海平面缪子流强Gaisser公式建立模型,并利用MUSIC程序,模拟了CJPL实验室的剩余缪子归一化能谱,进一步利用FLUKA程序模拟得到了缪致光子、中子的产额和平均能量。结果表明:剩余缪子的平均能量369GeV,通量3.17×10-6 m-2·s-1,次级光子总的注量率约1.57×10-4 m-2·s-1,次级中子总的注量率约8.37×10-7 m-2·s-1。通过与世界上其他地下实验室本底水平的对比,表明CJPL的缪子辐射环境低于世界上大多数地下实验室。

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。

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。

电离辐射量与单位的体系演进述评

科学又实用地统一计量电离辐射乃是各行各业广泛利用原子能科学技术以及预防与治疗电离辐射可能产生放射损伤所必不可少的重要前提和基础。关于电离辐射量与单位以及相应的测量和应用方法,有关国际组织和世界各国均普遍采纳国际辐射单位与测量委员会(ICRU)这一公认的权威学术组织所提出的体系。本文着重评述电离辐射量与单位的体系在数十年来的主要演变进化概貌。

HXMT高能电子学测试系统的研制

介绍了为正在研制的HXMT高能电子学系统(ES/HE)研制的一套专用的测试系统。分析了测试系统功能需求,对测试系统进行了整体设计,并着重描述了测试系统中几个主要功能模块的实现原理及方法。

强激光与固体靶相互作用所致硬X射线的辐射安全初步研究

激光技术的迅速发展使得国际国内涌现出一批强激光装置,而这些装置中强激光与固体靶相互作用所致硬X射线产生的辐射危害也逐渐被人们发现和重视。通过广泛的调研,对强激光与固体靶产生硬X射线的物理过程及其源项特点进行了分析和讨论,包括激光到电子的能量转换效率,热电子能谱和电子温度,以及热电子所产生硬X射线的能谱等,并且得到了激光强度在1014到1020 W/cm2之间的激光与靶相互作用后,产生的X射线剂量的初步评估结果。最后以斯坦福直线加速器中心(SLAC)的一个强激光装置为例,介绍了其辐射安全系统的初步设计。研究结果为强激光装置的辐射安全评估及其安全系统设计提供了相关参考。

双脉冲电子直线感应加速器实验研究

Mini-LIA为MHz重复频率双脉冲电子直线感应加速器,由双脉冲功率系统、热阴极电子枪注入器及金属玻璃磁芯感应加速腔等组成。在此平台的实验获得了数百ns间隔(即MHz重复频率)的双脉冲高压,每个脉冲幅值达到80kV,脉冲半高全宽为80ns;在感应腔加速间隙处测得双脉冲加速电场;在加速器出口处测量得到流强约1.1A的双脉冲电子束流。实验结果表明:利用硅堆隔离汇流装置可实现MHz重复频率的双脉冲高压,金属玻璃磁芯感应加速腔和六硼化镧热阴极电子枪均适合MHz重复频率双脉冲工作方式。

MHz重复频率双脉冲高压实验研究

介绍了在小型电子直线感应加速器(Mini-LIA)平台上利用两套相同的单脉冲高压功率系统通过脉冲汇流装置获得MHz重复频率双脉冲高压的实验结果。实验结果表明双脉冲高压间隔百纳秒至微秒可调,验证了通过汇流装置可获得百纳秒间隔多脉冲高压。

干涉成像,显微宇宙

与传统的几何成像相比,干涉成像不那么直观,要用复杂的数学方法才能从观测数据重建出目标图像。但是,它的成像分辨率可以突破单台望远镜口径的限制,与望远镜之间的最大基线长度成正比。这使得天文学家可以在现有技术条件下,不断提高成像的分辨率。目前天文干涉阵的角分辨率可以达到毫角秒乃至亚毫角秒级水平,成为探索宇宙多尺度细致结构的有力工具。在发展的历程中,干涉成像产生了一批具有里程碑意义的科学成果。将来,干涉成像也将成为探索黑洞视界、地外行星等一批极具挑战性课题的主要手段。

大亚湾周围海域几种水生生物的辐射剂量估算

提出了一个包括源项、照射途径、核素来源、剂量估算以及与释放限值比较等在内的非人类物种辐射剂量的评估框架;并选择大亚湾核电站所在的自然生态系统为研究对象,以对虾、黑鲷、毛蚶和小球藻4种水生生物为代表,建立它们的剂量学模型,并使用DOE GRADED和EU ERICA的非人类物种剂量计算软件以及Monte-Carlo方法对其剂量进行计算,对大亚湾的辐射环境提供评估参考。

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。

基于BP神经网络的辐射源安全评估研究

基于人工神经网络及BP网络原理,建立了辐射源安全评估体系的数学模型。通过MATLAB仿真软件对模型进行训练,逐步改善影响辐射源安全评估的各因素权值,使网络样本的实际输出与期望输出误差和均方差达到最小。经仿真计算,BP网络评估方法具有较好的评价辨识精度。

差分CLEAN算法在编码板成像中的应用

编码板多用于硬X射线及更高能量波段的天文成像。采用交叉相关算法对编码板图像进行重建时会产生鬼像,成像质量不高。采用CLEAN算法可以有效消除鬼像,但该算法仍然无法抑制由不等间隔采样和数据缺失引入的误差。采用差分CLEAN算法对编码板图像进行重建。该算法直接在探测器数据空间进行处理,由模型数据推算出探测器上各点的数值,无需对数据进行插值等操作,能够规避上述问题,提高成像质量。选用理想点源数据加入了泊松噪声和人造坏数据点进行了模拟重建,结果显示差分CLEAN算法能够得到比CLEAN算法更低的噪声水平和更接近真实值的点源强度。IBIS是INTEGRAL卫星上的主要编码板成像设备,目前已经有大量损坏的探测器单元。用差分CLEAN算法对IBIS望远镜的数据进行了处理,与INTEGRAL标准处理软件OSA采用的CLEAN算法相比也得到了噪声水平更低的结果。

暗物质探测实验液氩反符合探测器杂质影响分析

CDEX装置采用液氩反符合屏蔽方法降低本底,液氩中的杂质可能会对反符合效率造成影响。CDEX装置反符合效率与高纯锗晶体总探测效率、液氩探测器总探测效率有关。6个因素会影响液氩探测器总探测效率。液氩中的杂质会改变慢成分衰减时间。杂质通过焠灭和吸收作用,降低闪烁光产额和吸收闪烁光子,进而降低反符合探测效率。以氮和氧为例,计算了不同含量时发生的焠灭作用对于反符合效率的影响。结果表明,仅考虑焠灭作用条件下,为了使反符合效率达到90%以上,需要将液氩介质中的氮和氧含量降低到约100 ppb量级。

四种蒙特卡罗程序的比较计算

为研究4种不同蒙特卡罗程序FLUKA、GEANT4、EGS(包括EGS4和EGS5版本)的一致性及其差异,利用Crannell实验模型作为算例进行比较计算,并与实验结果进行比较。分别用4种程序模拟了能量为1 GeV的电子束射入圆柱状铝靶中的粒子输运过程,得到了不同半径范围内的能量沉积百分比深度曲线。比较表明,4种程序得到的曲线基本一致,也与实验数据相符,其中,GEANT4的结果差异略大;4种程序花费的计算时间有较大差异,经分析,很可能是源于它们对电子输运过程的具体处理方法的不同。

海水就地测量探测器探测效率的MonteCarlo研究

为研制用于海洋放射性监测（特别是核电海域）的海水中就地7能谱仪，利用MonteCarlo程序MCNP，采用分层抽样、结果加权叠加的方法，模拟了海水中NaI（T1）、HPGe、CdZnTe、LaBr等探测器在理想状况下对几种有关7射线的能谱，并分析计算出以上各探测器对海水中137CS、60Co、56Mn、40K等放射性核素的探测效率、有效探测距离。结果表明，各探测器对γ放射性核素的有效探测距离约为20～40cm，具体数值与探测器种类和γ射线能量有关。综合探测效率和能量分辨率而言，LaBr探测器具有最好的实际应用价值。该结果为实际的海水中就地γ能谱仪的探测器选择和应用提供了重要参考。

新型热阴极电子枪加热结构热分析

利用ANSYS和COMSOL仿真模拟软件,对热阴极电子枪的加热结构进行热分析,得到了阴极加热结构设计的一些规律,然后通过实验对一系列加热结构进行阴极温度测试,进一步验证模拟计算的结果,得到了一种加热效率比较高的结构。该结构在加热功率为100 W时,阴极温度超过了1 900 K,达到了铱铈阴极的工作温度。在阴极温度1 800 K左右,阴极表面引出电场强度为3.6×106V/m的条件下,该阴极的最大发射电流达到1.04 A,发射电流密度约13 A/cm2。

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。