輻射防護(hù)的基本原理

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輻射防護(hù)的基本原理范文第1篇

【關(guān)鍵詞】MCNP；輻射防護(hù)；厚度

1、MCNP簡介

蒙特卡羅方法簡稱MC方法，是計算數(shù)學(xué)的一個重要分支。它是通過隨機(jī)模擬和統(tǒng)計試驗方法來求解數(shù)學(xué)、物理等問題近似解的方法，因而也稱為隨機(jī)抽樣技巧或統(tǒng)計試驗方法。它與一般計算方法有很大區(qū)別，一般計算方法對于解決多維或因素復(fù)雜的問題非常困難，而MC方法對于解決這方面的問題卻比較簡單。MC方法能夠比較逼真地描述事物的特點及物理實驗過程，解決一些數(shù)值方法難以解決的問題，很少受幾何條件限制，收斂速度與問題的維數(shù)無關(guān)。MC方法的基本原理及思想如下［1］:把要求解的問題轉(zhuǎn)換為某種事件出現(xiàn)的概率然后通過對事件的模擬“試驗”得到該事件出現(xiàn)的頻率，并用它近似代替事件出現(xiàn)的概率，從而得到問題的解。用統(tǒng)計學(xué)的術(shù)語來表述就是把所求問題轉(zhuǎn)換成某個隨機(jī)變量的期望值，通過模擬“試驗”方法，獲得這個隨機(jī)變量的平均值。MCNP軟件及時采用MC方法，此軟件在美國以及國內(nèi)都有應(yīng)用，采用MCNP做計算，必須有輸入文件，MCNP的輸入文件包括截面數(shù)據(jù)庫文件、XSDIR文件、INP文件等。INP文件是要填寫的主要輸入文件，一般把該文件特指為輸入文件，須在INP中描述問題的幾何、材料、源、記數(shù)和其它要求［2，3］。

2、源項

該庫房中設(shè)計存儲表面劑量率為2mSv/h的廢物60m3，選用200L桶裝時約有300桶，分兩層堆放。為了得到保守的計算值，忽略桶與桶之間的屏蔽作用，以60Coγ射線能量進(jìn)行計算，計算得到規(guī)格化常數(shù)為5．43×1011個/秒。由于忽略了桶與桶之間的屏蔽作用，本計算中源項做體源處理。

3、計算模型

根據(jù)廢物桶的數(shù)量以及庫房的面積，廢物桶的擺放擬分別采用兩種不同的布置方式，如圖1所示，庫房內(nèi)部空間長度為12m，寬度為7．2m，高度為5．3m。作為輻射防護(hù)屏蔽的墻的材料選用密度為2．35g/cm3普通混凝土，防護(hù)門選用密度為7．94g/cm3的不銹鋼門。考慮到廢物桶的數(shù)量以及輻射防護(hù)的要求，廢物桶分兩層堆放時高度為1．8m，堆放布置分別如圖1所示，在兩種布置條件下分別計算不同墻厚和門厚的A、B、C三點劑量當(dāng)量率，各點距地面高度均為1．5m。記數(shù)是MCNP模擬結(jié)果的記錄。用戶若想得到某種模擬結(jié)果信息，如某些位置處粒子的面流量、點通量等，可用記數(shù)卡的相應(yīng)組合來指定記數(shù)方式，其中Fna卡是必須有的，其它記數(shù)卡供選擇使用。本計算采用的是點探測器。計算的終止采用計算時間截斷卡ctme，根據(jù)不同的墻厚分別設(shè)置不同的計算時間。采用MCNP計算，并不能直接得到各點的劑量當(dāng)量率，直接得到的結(jié)果為歸一化的粒子注量S［4］，再根據(jù)計算結(jié)果中有能量與計數(shù)乘積值和計數(shù)值，二者相除得到粒子能量，由此查GBZ144－2002號文件中光子單位注量與空氣比釋動能的關(guān)系表，用插值法得到系數(shù)，然后根據(jù)空氣比釋動能與有效劑量之間的系數(shù)，得到光子注量與有效劑量之間系數(shù)m，若的歸一化的光子注量為S(從結(jié)果直接看出來)，桶的表面注量率Φ，則有:有效劑量D=Φ×S×m×3600=μpSv/h=Φ×10－6μSv/h。

4、計算結(jié)果

MCNP程序計算結(jié)果如表1所示:由以上表可知，布置方案一的結(jié)果為:當(dāng)西墻厚度達(dá)到800mm時，A點劑量當(dāng)量率約為0．27μSv/h，滿足0．5μSv/h的劑量限值，但距離墻外5m處劑量當(dāng)量率約為0．072μSv/h，稍大于0．05μSv/h的劑量限值;當(dāng)北墻厚度達(dá)到800mm時，C點劑量當(dāng)量率約為0．44μSv/h，滿足0．5μSv/h的劑量限值，但距離墻外5m處劑量當(dāng)量率約為0．15μSv/h，大于0．05μSv/h的劑量限值;在北墻厚度為700mm條件下，當(dāng)庫房門厚度為200mm時，B點劑量當(dāng)量率約為0．453μSv/h，滿足0．5μSv/h的劑量限值。布置方案二的結(jié)果為:當(dāng)西墻厚度達(dá)到800mm時，A點劑量當(dāng)量率約為0．30μSv/h，滿足0．5μSv/h的劑量限值，但距離墻外5m處劑量當(dāng)量率約為0．079μSv/h，稍大于0．05μSv/h的劑量限值;當(dāng)北墻厚度達(dá)到800mm時，C點劑量當(dāng)量率約為0．42μSv/h，滿足0．5μSv/h的劑量限值，但距離墻外5m處劑量當(dāng)量率約為0．13μSv/h，大于0．05μSv/h的劑量限值;在北墻厚度為500mm條件下，當(dāng)庫房門厚度為200mm時，B點劑量當(dāng)量率約為0．66μSv/h，稍大于0．5μSv/h的劑量限值，而在北墻厚度為800mm的條件下，當(dāng)庫房門厚度為250mm時，B點劑量當(dāng)量率約為0．13μSv/h，遠(yuǎn)小于0．5μSv/h的劑量限值。綜合上述計算結(jié)果，欲滿足劑量限值要求，西墻和北墻均應(yīng)選擇800mm，在此前提下，庫房門厚度可選擇200mm。

5、結(jié)論