基于小尺度参考辐射的便携式伽玛射线剂量(率)仪校准方法及应用

针对现有伽玛射线剂量(率)测量仪器检定方法送检距离远、周期长、效率低的不足,中国工程物理研究院核物理与化学研究所采用基于样本仪表的机器预测方法,开展了基于小尺度参考辐射的便携式伽玛剂量(率)仪遂行校准技术研究工作。最终成功地研制了一套辐射防护用伽玛射线剂量(率)仪遂行校准装置,实现了测量标准不确定度不大于5%的良好结果。为伽玛空气比释动能量值的遂行定度提出了一条全新的技术思路,为便携式伽玛剂量(率)仪的现场和野外校准提供了一种全新的示范装备。     

基于蒙特卡罗的小尺度参考辐射装置屏蔽研究

针对移动式小尺度参考辐射（MRR）装置（移动式校准装置）,在进行射线辐射剂量测量的仪器仪表标定或刻度时,应满足其辐射屏蔽安全限值5 Sv/h的屏蔽技术要求,采用蒙特卡罗输运程序MCNP,开展了移动式小尺度参考辐射装置表面剂量场屏蔽的模拟计算和研究分析工作。研究结果表明,通过MCNP模拟的屏蔽设计方法可以详尽反映MRR装置各个表面的剂量分布特征和规律,实现移动式小尺度参考辐射装置屏蔽设计,采用的铅钢材料复合屏蔽方案能够保证装置硬度且显著地减轻屏蔽体的重量,最终获取的优化MRR屏蔽箱体重量约为271.9 kg。     

基于蒙特卡罗的小尺度参考辐射装置屏蔽研究

针对移动式小尺度参考辐射（MRR）装置（移动式校准装置）,在进行射线辐射剂量测量的仪器仪表标定或刻度时,应满足其辐射屏蔽安全限值5 Sv/h的屏蔽技术要求,采用蒙特卡罗输运程序MCNP,开展了移动式小尺度参考辐射装置表面剂量场屏蔽的模拟计算和研究分析工作。研究结果表明,通过MCNP模拟的屏蔽设计方法可以详尽反映MRR装置各个表面的剂量分布特征和规律,实现移动式小尺度参考辐射装置屏蔽设计,采用的铅钢材料复合屏蔽方案能够保证装置硬度且显著地减轻屏蔽体的重量,最终获取的优化MRR屏蔽箱体重量约为271.9 kg。     

放射性同位素伽玛源准直照射辐射场模拟研究

针对各向同性伽玛源参考辐射场尺寸关键技术问题,GB/T 12162系列标准虽然进行了相关规定,但是该规定并未对准直照射状态下照射室尺寸提出具体要求。为减小用于辐射检测或监测类仪器仪表检定与量值校准时伽玛参考辐射场内散射影响,本文采用蒙特卡罗方法,研究了同位素放射源准直照射时,照射室尺寸变化对检验点处的剂量率值与能量分布的影响情况,获得了准直照射时伽玛辐射场照射室尺寸的边界条件,建立并完善了伽玛参考辐射场边界研究方法及相关标准细节,为准直照射状态下照射室尺寸设计提供了一种新方法或途径。     

241Am-Be中子参考辐射的蒙特卡罗模拟研究

研究用于校准场所中子剂量监测仪表的241Am-Be中子参考辐射场计量特性。采用蒙特卡罗方法模拟了空气自由中子参考辐射(FRNR),GB/T 14055规定的最小尺寸中子参考辐射(SRNR)和实际中子参考辐射(ARNR)中不同检验点处中子周围剂量当量率、散射中子占比和能谱分布特征。研究结果表明,空气对FRNR中的剂量率和能谱分布影响小,近似为理想中子参考辐射;采用5%含硼聚乙烯作屏蔽的最小尺寸SRNR可减少热中子,降低散射中子占比,影锥法不适用于小尺寸中子参考辐射中对散射中子的修正;ARNR中的散射中子更少、占比更低,影锥法所得散射中子占比与理论值基本一致。     

空间辐射环境及人体剂量蒙特卡罗模拟

针对空间辐射环境进行了理论分析,并使用蒙特卡罗方法,对银河宇宙射线及典型太阳质子事件进行了模拟。通过分析常规屏蔽对空间辐射场及人体剂量的影响、屏蔽下的次级粒子产额等,验证了蒙特卡罗工具包Geant4应用于空间辐射防护研究的准确性。模拟发现：在常规屏蔽厚度的情况下,对于太阳质子事件,由于其能量主要分布在低能量段(100 MeV以下),屏蔽效果随屏蔽厚度的增加明显增大,1 g/cm2 Al等效厚度屏蔽皮肤剂量可降低至其初始剂量值的8%左右,10 g/cm2 Al等效厚度的屏蔽可降低至初始剂量值的048%左右;而对于银河宇宙射线,由于其平均能量较高,屏蔽层的屏蔽作用并不明显,在浅层组织剂量甚至有所增加。     

三维辐射变色丁二炔囊泡凝胶剂量计研究

将10,12-二十五碳二炔酸自组装成纳米剂量囊泡后,均匀分散于组织等效的凝胶载体中研制出用于三维剂量分布测量的辐射变色凝胶剂量计。用电镜观测了囊泡形貌;用Co-60源对凝胶剂量计进行辐照;测试并研究了凝胶剂量计对剂量的变色响应、辐射后效应、扩散效应等剂量学性能;利用该凝胶剂量计实测了Co-60射线在组织等效凝胶中的深度剂量分布。结果表明：该辐射变色凝胶剂量计在100～1000 Gy剂量范围内对γ射线辐照具有良好的剂量响应线性,同时克服了扩散效应、辐射后效应、成型能力差等现有凝胶剂量计的不足。该辐射变色凝胶剂量计可用于辐射加工、科学实验和放射治疗等三维剂量分布测量。     

一个模拟光子照射人体的蒙特卡罗程序

本文分绍了一个用于辐射防护和医疗目的的蒙特卡罗程序。它能计算出受到光子照射时人体20种器官(组织)的吸收剂量和人体有效剂量当量。程序中使用了一种特殊的方法以加快计算结果的收敛。本文所介绍的方法也可用于其他复杂几何系统的剂量计算。     

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369 GeV,通量3.1710-6 m-2s-1,次级光子总的注量率约1.5710-4 m-2s-1,次级中子总的注量率约8.3710-7 m-2s-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。     

中国数字人体男性数学模型建立及外辐射模拟

基于中国数字人男一号高分辨人体结构数据集,通过最小包围盒方法获取中国数字人体男性体素模型各器官空间位置和尺寸信息,建立了中国数字人体男性数学模型,并通过变形实现了不同身高模型的构建。采用蒙特卡罗方法进行了不同能量下光子中子的外部辐射模拟。通过结果对比发现,数学模型与体素模型模拟结果趋势一致,但器官位置和质量对剂量影响较大,低能级下尤为明显。对于不同身高模型,小型个体剂量大于大型个体,深层器官剂量较浅层器官对器官尺寸更为敏感。数学模型定义简单,存储空间小,有利于人体辐射剂量的快速计算。     

基于切伦科夫辐射的核素治疗剂量测量可行性分析

针对现有核素治疗中内照射剂量测量缺乏简单、高效方法的问题,基于内照射剂量与切伦科夫辐射之间的关系,提出一种基于切伦科夫辐射的核素治疗内照射剂量测量的新方法。利用蒙特卡罗计算程序Geant4,模拟放射性核素131I在水体模型和甲状腺模型中产生切伦科夫辐射与剂量沉积的分布情况,并定量分析切伦科夫光子数与剂量之间的关系。计算结果表明：在水体模的半径方向上切伦科夫光子数与剂量之间有着相同的变化趋势,且两者有着相同的二维分布规律;核素131I在介质中产生的切伦科夫光子数与剂量两者之间存在一定的线性关系,且这种线性关系与核素的分布情况无关。研究结果证实,将这种放射性核素在介质中产生的切伦科夫辐射应用于内照射剂量学具有非常大的研究潜力和价值。     

UV dosimeter based on polyamide woven fabric and nitro blue tetrazolium chloride as an active compound

This paper reports on the preparation and features of a UV light dosimeter composed of nitro blue tetrazolium chloride (NBT) and polyamide woven fabric. This textile dosimeter is based on the conversion reaction of NBT into formazan, which was initially examined in aerated aqueous solutions through steady state UV irradiation. Irradiated solutions change their colour as a consequence of the formation of polydisperse NBT formazan particles. This was analysed in relation to the absorbed dose of UV light through UV–VIS spectrophotometry and dynamic laser light scattering measurements. When NBT substrate molecules are embedded in polyamide textile, UV irradiation leads to similar effects as in solution. However, the tinge intensity changes at much lower absorbed doses. The dependence of the tinge intensity on the absorbed dose was followed by measurements of the remission of light from the NBT-polyamide samples. Consequently, the calibration parameters were calculated such as the dose sensitivity, dose range, and quasi-linear dose range. An improvement of the NBT-polyamide samples by application of a colour levelling agent and improvement of their resistance to humidity is presented. Finally, the samples were used for estimation of absorbed UV energy distribution showing their capability as new dosimeters for in-plane high resolution radiation dose measurements.     

基于虚拟点探测器的虚拟点源效率刻度技术

主要针对尺寸为ϕ75 mm×25 mm的²⁴¹Am标准体源HPGe探测器探测效率展开研究,通过LabSOCS软件模拟及蒙卡计算研究发现,使用同一种结构类型的探测器测量特定形状的体源,其虚拟点探测器位置与虚拟点源位置满足线性、二次函数、指数等关系。针对确定的探测器,通过点源在对称轴线上不同高度位置实验就可以标定出虚拟点探测器位置,再结合它们的线性函数进一步计算出虚拟点源位置,最后将点源放置于虚拟点位置刻度即可得到体源的探测效率。因此,该技术方法首次提出通过虚拟点探测器位置找到了虚拟点源的位置,是一种全新的刻度方法,已达到实际应用的程度,可以大面积推广应用该技术成果。     

蒙特卡罗技术在放射诊断剂量快速计算中的应用

采用蒙特卡罗（MC）技术研究放射性核素131I的放疗特性。给出了131I衰变过程的MC抽样表达式,实现了含电子和光子的混合抽样模拟。对水客体中131I衰变的MC模拟结果表明:131I能够有效地治疗甲状腺肿瘤而几乎不影响正常组织。变密度客体的MC模拟结果表明:沉积能量与面密度之间的关系与密度无关,满足卷积核自适应的要求;并且MC模拟能够提供剂量卷积核函数,为快速剂量计算提供数据。     

蒙特卡罗技术在放射诊断剂量快速计算中的应用

采用蒙特卡罗（MC）技术研究放射性核素131I的放疗特性。给出了131I衰变过程的MC抽样表达式,实现了含电子和光子的混合抽样模拟。对水客体中131I衰变的MC模拟结果表明：131I能够有效地治疗甲状腺肿瘤而几乎不影响正常组织。变密度客体的MC模拟结果表明：沉积能量与面密度之间的关系与密度无关,满足卷积核自适应的要求;并且MC模拟能够提供剂量卷积核函数,为快速剂量计算提供数据。     

热辐射输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法

惯性约束聚变研究中,热辐射光子在介质中的输运以及热辐射光子与介质的相互作用是重要研究课题,蒙特卡罗方法是该类问题的重要研究手段之一.隐式蒙特卡罗方法虽然能正确地模拟热辐射在介质中的输运过程,但当模拟重介质(材料的吸收系数大)问题时,该方法花费的计算时间将变得很长,导致模拟效率很低.本文以离散扩散蒙特卡罗方法为基础,开发了"离散扩散蒙特卡罗方法辐射输运模拟程序",可以较好地解决重介质区的计算效率问题,但是离散扩散蒙卡罗方法在模拟轻介质区时精度不够高.辐射输运问题中通常既有轻介质也有重介质,为了能同时解决蒙特卡罗方法模拟的效率和精度问题,本文研究了离散扩散蒙特卡罗方法与隐式蒙特卡罗方法相结合的模拟方法,并提出了新的扩散区与输运区界面处理方法,研制了混合蒙特卡罗方法的辐射输运模拟程序.典型辐射输运问题模拟显示:在模拟重介质问题时,该程序能大幅缩短模拟时间,且能取得与隐式蒙特卡罗方法一致的结果;在模拟轻重介质均存在的问题时,与隐式蒙特卡罗方法相比,混合蒙特卡罗方法的模拟精度与其相当且计算效率同样能够得到显著提升.