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.     

Monte Carlo散射标记方法在辐射防护设计中的应用

在X射线检查系统中,辐射防护中除了需要重点考虑透射和漏射外,散射的成分也必须考虑,而且散射的影响变得越来越重要,这一点在同方威视的固定式、组合式和车载式系统中都已经得到了体现。针对散射的问题,该文进行了系统的研究,提出了在Monte Carlo计算中采用散射标记方法分析各散射体对于散射的贡献,克服了传统方法无法准确计算某一点的散射剂量率以及各散射体对散射的贡献的局限,并利用实验进行了验证。该文采用的计算工具是Geant4软件包。结果表明,该文提出的方法是可行的,尤其在复杂系统的辐射防护优化设计中具有较好的指导作用。     

内照射小器官剂量计算中减方差技巧的比较和应用

在用人体模型计算内照射比吸收分数的Monte Carlo模拟中,对小尺寸、远距离器官的计算结果通常精度不够,可信度差,这就要求采用减方差技巧。该文采用一个简单模型比较了直接模拟和区域粒子分裂-轮盘赌、强迫碰撞与DXTRAN球、指向概率强迫碰撞3种减方差技巧的效果。结果表明指向概率强迫碰撞方法能更有效解决此类问题。利用中国人体数学模型,选择一组典型的源靶器官对,计算了一个实例,得到了可信度高的吸收分数值并体现了指向概率强迫碰撞方法的优越性。     

“脏弹”恐怖袭击烟团剂量计算方法

为预测"脏弹"恐怖袭击的破坏后果,建立了"脏弹"恐怖袭击剂量评价模式,总结了可能用于袭击的放射源种类、可能照射途径和剂量估算方法,并采用常见放射源种类、放射源活度、风速以及大气稳定度等参数值,用Gauss烟团模型对3种典型放射性物质在大气中的扩散过程进行计算,模拟给出有效剂量随时间变化的分布。取相同参数值情况下,该文计算结果与Hotspot结果相符合。该方法适用于中国反恐应急平台,为中国应对"脏弹"恐怖袭击的管理与决策提供了参考,具有现实意义。     

格林函数节块法求解中子伴随通量方程

将中子伴随通量方程变换处理以后，利用格林函数节块法的原理求解中子伴随通量，以此代替过去采用最多的细网有限差分法。对ＴＷＩＧＬ二维模型进行了校算，并与有限差分法ＣＩＴＡＴＩＯＮ程序结果进行了比较。两种方法的计算结果十分吻合，这表明采用粗网格的格林函数节块法求解中子伴随通量是可行的，而且这种粗网格的方法具有空间网格大，计算精度高，计算速度快的特点，因而具有较高的计算效率。     

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.     

亚细胞尺度的Monte Carlo方法模拟

为了研究电离辐射在细胞和亚细胞尺度上的能量沉积分布,从而能评估生物辐射损伤,建立了亚细胞尺度的Monte Carlo模拟方法。运用MCNP和GEANT4两种Monte Carlo程序,建立了细胞解析几何模型和体素模型,模拟了粒子注入细胞的过程,计算了其能量沉积。计算结果表明:α粒子及其级联原子的射程在一个细胞范围之内,且α粒子的能量大部分都沉积在细胞核内。该文为进一步研究亚细胞水平辐射生物效应提供了模拟方法。     

质子剂量微分谱预估空间辐射剂量

利用M on te C arlo方法结合小体积元人体模型对航天员空间质子辐射剂量进行估算。使用核磁共振全身扫描图像,通过识别组织器官,再利用参考人数据,建立由4mm×4mm×4mm小体积元组成的人体模型。该人体模型包括23种辐射敏感器官,并用查找表技术压缩模型数据。使用GEANT 4 M on te C arlo程序包,结合该模型,计算得到各个组织器官单能质子入射下的微分剂量估计谱库。对空间质子微分注量谱和微分剂量能谱积分,得到空间辐射剂量估计值。估算出1972年8月太阳质子事件的皮肤当量剂量为9 256 cSv,与文献值9 350 cSv相近,验证了算法的可行性。     

基于源活度反演计算的γ辐射场数据重构方法

三维辐射场是反映核设施内真实外照射分布的重要数据库,可为核设施现场建立有效的屏蔽措施及确定合理的作业方案提供数据基础。为了重构出与实际较为相符的三维γ辐射场,结合点核积分理论,该文利用最小二乘法和Gauss-Seidel迭代算法,建立了基于源活度反演计算的γ辐射场重构方法,研究了所选取测量点位置对源活度反演结果的影响,并结合某核电现场的实地测量数据对该重建方法进行了实验验证与计算分析。结果表明:在现场实验中基于源活度反演算法重构出的γ辐射场数据与相对应的测量数据之间的偏差约为10%,能够满足核设施现场辐射防护的计算需要,可为其现场的辐射防护最优化提供技术支持。     

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。