利用加速器的工程CAD模型和MCNP計(jì)算文件獲得的輻射劑量分布圖,定性分析了加速器周?chē)妮椛鋱?chǎng)分布,并結(jié)合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20129—2015對(duì)加速器防護(hù)性能的劑量學(xué)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了模擬計(jì)算和優(yōu)化分析。研究結(jié)果表明在加速器初步設(shè)計(jì)的狀態(tài)下,利用CAD精確建模和MC模擬計(jì)算的方式進(jìn)行加速器防護(hù)性能指標(biāo)的快速檢測(cè)和評(píng)價(jià)具有一定可行性,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行加速器屏蔽結(jié)構(gòu)、材料設(shè)置的優(yōu)化。 

【文章來(lái)源】：核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2020,40(01)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１無(wú)損檢測(cè)加速器模型的構(gòu)建流程??１．?１?ＣＡＤ模型的預(yù)處理??

ＭＣＮＰ幾何輸人文??件進(jìn)行驗(yàn)證。在幾何模型內(nèi)，源項(xiàng)設(shè)置為各向??同性點(diǎn)源，材料均為真空，抽樣粒子數(shù)１億個(gè)，??在模擬計(jì)算結(jié)束后，粒子沒(méi)有丟失，表明轉(zhuǎn)換后??的幾何模型正確［９］。在確認(rèn)加速器幾何結(jié)構(gòu)無(wú)??誤后，對(duì)ＭＣＮＰ輸人文件其他部分，包括輸運(yùn)??模式、源項(xiàng)、材料密度、計(jì)數(shù)類(lèi)型及減方差技術(shù)??等重要的建模信息進(jìn)行編輯，最終形成完整的??ＭＣＮＰ計(jì)算輸入文件。建成的加速器幾何模??型共包括１９０個(gè)面，２０個(gè)柵元，９種材料種類(lèi)，??基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)該加速器原型的無(wú)失真建模。??圖２為無(wú)損檢測(cè)加速器ＭＣ模型的二維和三??維圖。??圖２無(wú)損檢測(cè)加速器的二維和三維ＭＣ模型??２模擬計(jì)算??２．１基本條件??為使計(jì)算結(jié)果的統(tǒng)計(jì)誤差符合實(shí)際要求，??以及提高計(jì)算效率使模擬結(jié)果更加可信，模擬??計(jì)算均采用減方差技術(shù)，包括分布輸運(yùn)，源偏倚??和幾種減方差技術(shù)的組合［１°］以及在深穿透問(wèn)??題中有較高效率的幾何分裂和權(quán)窗技術(shù)［１１］。??另外光子和電子輸運(yùn)的截止能量設(shè)置為１??ｋｅＶ，由于加速器的電子能量最大為６?ＭｅＶ，因??此不考慮中子及其貢獻(xiàn)。ＭＣＮＰ模擬計(jì)算平??臺(tái)為Ｗｉｎｄｏｗｓ?１０工作站，４４核８８線(xiàn)程，在實(shí)??際計(jì)算中采用８０個(gè)線(xiàn)程進(jìn)行并行運(yùn)算，ＣＰＵ??主頻為２．２?ＧＨｚ，內(nèi)存２５６?ＧＢ，模擬初始電子??數(shù)為１〇９個(gè)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果的相對(duì)誤差小于５％，測(cè)??量值均為歸一化結(jié)果。??通過(guò)使用ＭＣＮＰ的ＦＭＥＳＨ卡，對(duì)加速器??２?ｍ范圍內(nèi)的粒子注量進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)劑量??轉(zhuǎn)換因子ＤＥ／ＤＦ卡實(shí)現(xiàn)了單個(gè)粒子注量到劑??量的轉(zhuǎn)換，獲得了加速器周?chē)南鄬?duì)輻射劑量??圖，如圖３所示，實(shí)現(xiàn)了三維空間劑量水平

驗(yàn)證。??表１?６ＭｅＶ加速器距靶ｌｍ處中心劑量率??Ｘ射線(xiàn)能量??設(shè)計(jì)輸出劑量率??模擬計(jì)算劑量率??誤差??６?ＭｅＶ??１０?Ｇｙ／ｍｉｎ??１０．?４９?Ｇｙ／ｍｉｎ??４．?９０％??表２?６ＭｅＶ加速器射束均勻度和不對(duì)稱(chēng)度比較??位置??Ａ?Ｂ??Ｃ??Ｄ??合格值??均勻度／％??０．６１?０．７５??６６．４８??０．?７６??不對(duì)稱(chēng)度／％??１．３９?２．１５??０．２１??０．?３０??＜３??為了更直觀了解加速器距靶１?ｍ處出射??射束的均勻度和不對(duì)稱(chēng)度，圖５給出了由準(zhǔn)直??錐出射后距靶ｌｍ處的劑量分布圖。表３為在??加速器距靶１?ｍ的球面上均勻選取的３０個(gè)測(cè)??量點(diǎn)，其中５個(gè)測(cè)量點(diǎn)的輻射漏射率略高于??０．１％的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)泄漏率指標(biāo)。３個(gè)測(cè)量點(diǎn)位??于加速器底面，因在加速器的內(nèi)部，為了對(duì)加速??管進(jìn)行支撐和固定，在特殊的位置存在空隙而??造成漏射率略高于標(biāo)準(zhǔn)值；２個(gè)測(cè)量點(diǎn)位于與??加速器中心軸線(xiàn)夾角約６０°的位置，也可從圖３??的輻射劑量圖看出，此處的輻射場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)，??存在屏蔽厚度不夠或者設(shè)計(jì)缺陷，需加以檢??查并修改此處的屏蔽設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過(guò)表??中的數(shù)據(jù)和加速器周?chē)鷦┝糠植紙D可知，在??部分位置的劑量值明顯低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，存在??過(guò)防護(hù)的可能性，在后續(xù)的優(yōu)化過(guò)程中同時(shí)??要考慮這些部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和屏蔽材料厚度??的減少，在實(shí)現(xiàn)加速器的屏蔽要求的同時(shí)實(shí)??現(xiàn)成本的經(jīng)濟(jì)化。??圖５無(wú)損檢測(cè)加速器出射射束的：ｙＺ和平面劑量分布??４結(jié)論??利用ＭＣ軟件對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的輻射防護(hù)問(wèn)??題進(jìn)行模擬計(jì)算是目前最為有效的方法，這種??在加速器設(shè)計(jì)的初步階段通過(guò)工程ＣＡＤ模型??轉(zhuǎn)換建模

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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