一种改进的计算探测器校正因子的相关抽样方法

对于小尺寸探测器处于大块介质的情形, 在探测器的校正因子的Monte Carlo模拟中, 存在两个难题: 一是由于探测器尺寸很小粒子难以到达探测器并发生碰撞; 二是两个随机变量比值难以达到要求精度. 本文使用经过改进的粒子碰撞自动重要抽样方法, 再结合相关抽样方法, 解决了这两个难题, 并在MCNP-4C程序平台上加以实现. 除了粒子碰撞自动重要抽样以外, 还选用了其他3种方法: 直接模拟、区域分裂、强迫碰撞+Dxtran球分别与相关抽样方法结合, 对一个简化的探测器校正因子计算模型进行了计算. 实际计算结果表明, 相关抽样方法无论与哪种方法结合, 都起到了提高相关量计算效率的作用; 而它与粒子碰撞自动重要抽样结合, 比其他方法具有明显的优越性.     

辐射成像系统模拟软件NUCRPD的研发与应用

在辐射成像系统的设计研发中,经常需要计算系统的各项物理性能指标。为了提升产品研发的效率,同方威视联合清华大学,基于蒙特卡罗程序包Geant4,研发了国内首套具有自主知识产权的辐射成像系统模拟软件NucRPD(NUCTECH Radiography Performance Design Tools),其能够快速、精确地模拟系统的各项性能指标。该软件对常用的一些辐射成像系统进行了参数化建模,用户通过修改软件界面上的少量参数,就可以快速建立各类辐射成像系统的几何体、源项、物理模型和统计量,然后在服务器上以并行计算方式完成模拟计算,能在较短的时间内模拟出系统的性能指标,并给出直观的图形帮助用户深入理解模拟结果。NucRPD的模拟结果经过了大量的实验验证,其剂量场分布和物理指标等模拟结果和实验结果符合得很好。NucRPD已经应用于同方威视辐射成像系统产品的设计研发,在产品的物理指标优化和辐射防护优化中发挥了重要作用。     

Dose estimation and shielding calculation for X-ray hazard at high intensity laser facilities

An ionizing radiation hazard produced from the interaction between high intensity lasers and solid targets has been observed. Laser-plasma interactions create "hot" electrons, which generate bremsstrahlung X-rays when they interact with ions in the target. However, up to now only limited studies have been conducted on this laser-induced radiological protection issue. In this paper, the physical process and characteristics of the interaction between high intensity lasers and solid targets are analyzed. The parameters of the radiation sources are discussed, including the energy conversion efficiency from laser to hot electrons, hot electron energy spectrum and electron temperature, and the bremsstrahlung X-ray energy spectrum produced by hot electrons. Based on this information, the X-ray dose generated with high-Z targets for laser intensities between 10¹⁴ and 10²⁰ W/cm² is estimated. The shielding effects of common shielding items such as the glass view port, aluminum chamber wall and concrete wall are also studied using the FLUKA Monte Carlo code. This study provides a reference for the dose estimation and the shielding design of high intensity laser facilities.     

集装箱CT检查系统二维防散射滤线栅作用分析

基于辐射成像系统蒙卡模拟软件NucRPD,对一款以9 MeV加速器作为辐射源的集装箱CT检查系统进行全系统蒙卡模拟,并使用目标晶体笔标记法、散射部件标记法与断层图像计算法综合分析了位于探测器晶体前方的二维防散射滤线栅对散射X射线的压低作用。计算结果表明此款集装箱CT检查系统中二维防散射滤线栅对于降低散射X射线的作用有限,后续在工程应用中无需使用二维防散射滤线栅,这将极大降低后端集装箱CT检查系统探测器与旋转机架等部件的机械设计难度与工程实现成本。     

低能电子致DNA链断裂的纳剂量蒙特卡罗模拟

为了对DNA损伤进行纳剂量蒙特卡罗模拟,先根据D.Emfietzoglou给出的介电响应理论和Born修正模型计算了低能电子与液态水的非弹性反应截面,在Geant4-DNA的基础上建立了纳剂量蒙特卡罗程序的物理模块,同时参照国际纳剂量蒙特卡罗程序使用的模型参数建立了纳剂量蒙特卡罗程序的前化学模块、化学模块、DNA几何模块及DNA损伤模块。利用本程序,采用H. Nikjoo给出的对电子均匀照射DNA情形的模拟方法,还模拟计算了不同能量电子均匀照射DNA所导致的DNA链断裂产额,并与已公布的实验数据进行比对,二者符合良好。     

基于中国参考人体素模型环境外照射剂量转换系数的计算

基于中国参考人体素模型计算地面污染和空气浸没情况下环境外照射剂量转换系数,主要用于核事故情况下公众及工作人员有效剂量的快速估算.首先,采用二次源项方法,基于Geant4模拟进入人体周围圆柱面入射光子的高度、角度和能量分布;其次,利用中国参考人体素模型和二次源项结果作为MCNPX模拟的输入项,计算15 keV至10 MeV能量范围内20组单能光子外照射剂量转换系数,和文献数据吻合;最后,利用ICRP第107报告核素衰变程序并对单能光子外照射剂量转换系数进行插值,计算了核事故情况下68种常见核素外照射剂量转换系数.与本文结果对比,国标中用于快速估算人员受照剂量转换系数值在地表沉积情况下偏保守,而空气浸没下中高Z放射性核素则偏低.     

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24 cm到56 cm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4.7~5.4 cm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。     

平行束缪子透射成像蒙特卡罗模拟

使用蒙特卡罗程序Geant4,模拟平行束缪子垂直于理想探测器平面入射法国试验客体（FTO）模型,在模型的上方和下方各放置三块理想探测器,用以输出缪子位置信息,从而确定入射与出射缪子径迹。通过三种方法统计缪子穿过模型前后的透射比,对模型进行透射成像,得到不同的成像结果。统计方法一和方法二分辨力可达2 mm2 mm,统计方法三可达1 mm1 mm,Cu与W区分较为明显,而且可显示出FTO模型中心的空气球,FTO模型与模型周围空气的边界十分清晰。模拟结果表明,平行束入射缪子可以进行透射成像。     

考虑体积效应的液闪测氚计数条件优化研究(英文)

采用外标转换谱指数(tSIE)作为淬灭校正因子,通过研究闪烁液及样品总体积、闪烁液用量的影响获得液闪测氚时的最佳计数条件。结果表明,对于22 mL标准玻璃计数瓶,最佳计数体积为7~17 mL,体积过少或过多可导致高到10%以上的测量误差,这主要是由液闪谱仪光电倍增管的面响应特性引起的。在获得的最佳计数体积基础上,对闪烁液的用量进行了研究。为了获得好的测量结果,闪烁液与样品的比例应高于2.4。另外,还通过实验研究了光照对测量结果的影响。在实验室条件下,实验室灯光及自然光所引起的本底辐射在样品静置2 h后将不会对测量结果构成影响。     

基于蒙特卡罗的HPGe伽马谱仪无源效率刻度方法

采用MCNP5模拟与数学计算相结合,并利用探测器晶体几何的轴对称性,建立一种HPGe探测器的无源效率刻度方法。基于此方法的计算程序在使用过程中完全脱离MCNP5,运算时间为1~60 s,可实现点源和同轴圆柱体源的效率刻度,能量范围为50 keV~3 MeV。程序计算结果与实验数据以及MCNP5直接模拟结果比较,误差分别不超过12%和7%,证明方法可行。