[科普中国]-辐射剂量分布

辐照室内空间剂量分布的均匀性很大程度上决定了产品被辐照是否合格的标志之一。研究发现，越靠近源架的位置剂量率等值线越扁平，表明相邻位置剂量率值相差小，该排源方法基本满足辐照工艺对剂量分布的要求。

概念空间剂量分布的研究随着辐照加工技术的发展而增加，辐照室建空间剂量分布立的数量也随之增多，人们对辐照室外周围环境的辐射安全的重视也随之提高。经计算，在设计最大装源的前提下，屏蔽体外剂量率不应超过2.5μSv/h。为以后辐照场的修建等提供数据。依次减少井水屏蔽层的厚度，可得出一系列源在不同屏蔽水深度情况下载井上产生的剂量率，为在事故情况下提供参考，以免造成对工作人员的误照射。

辐照场60Co体源空间剂量分布研究原子能技术的应用越来越广泛，仅在辐射加工方面就有广泛的应用，包括农业生物学上的辐射育种、农副产品辐射保藏、医疗用品和药品以及食品的灭菌消毒、化学工业的辐射降解等。据2003年统计，我国有辐照装置190余座，设计装源量11.1PBq以上的达67座，至2003年上半年总设计装源量已突破1574.4PBq，实际装源量达到629.0PBq，据2006年的统计报道，截止2006年，四川省拥有60Co辐照场和加速器辐照场两类共11个，分别占54.5%、45.5%。到2007年，我国设计装源量37.0PBq以上的60Co辐照装置已有20多座；在1993年四川省就出现了人员误入辐照室造成全身误照射。为了保证辐照室外围环境辐射安全与事故危害性预测，辐照场所的屏蔽设计和安全性能分析也就显得十分重要，经调研查找，有一些文章对辐照场环境进行了现场监测和公式计算等方法分析环境辐射安全。

由γ辐照装置的辐射防护与安全规范可知，由于大多数辐照场场所体积比辐照室中所用的放射源体积大得多，于是很多计算把放射源当作点源来分析计算，但这种近似必定会引起一定的误差，特别是当放射源达到百万居里级以上时，由于辐照场的体源是由很多根棒状源组合在源架上形成的，因此把体源近似为点源计算会产生较大的误差，用面源模型或者体源模型来计算更加符合实际。国外已经有一套成熟的点核积分屏蔽计算程序。

国内外研究现状2010年，康芬芬为我国辐照检疫处理的研究现状作了概述，为进一步推动辐照检疫处理的商业化运作提供了技术参考。杨越在他的文章《辐照技术研究中》综述了辐照技术概况和它的任务、装置结构形式、监测和控制方法以及堆外实验室建设。为辐照技术研究工作作参考。

辐照场的数量不断增加和高活度的放射源使用使人们对辐照场所屏蔽安全的重视也逐步增大。蒙特卡罗方法作为一种计算机模拟计算方法，具有计算方法精确、便捷等优点，在核技术领域得到了非常广泛的应用。把蒙特卡罗方法用于射线输运问题的计算是一种非常方便迅速的方法，国内外有大量的文献关于这方面的报导。

经调研得知，计算辐照室内的剂量分布关系到辐照是否合格的文章较多，大多数文章使用现场监测或公式计算等方法研究辐照场外、迷道与贮源井上的剂量率分布，研究工作主要以MCNP5模拟程序为依托，建立合理并符合实际的MC模型，通过模拟计算，可以得到60Co体源在辐照室内外与贮源井上等位置的剂量率分布结果。

研究意义在计算60Co体源周围空间的剂量率分布时，由于源棒、模拟棒、源架等之间的互相屏蔽，吸收掉部分能量，加上辐照室的几何结构复杂等因素，使得公式计算结果与真实值之间存在较大的误差。利用MCNP5蒙特卡罗程序可以建立比较接近实际的几何问题模型，并精确模拟计算射线在作用物质中的输运过程与相互作用结果。通过建立合乎实际的问题模型并对模拟结果进行合理分析，可以得到辐照室内、外剂量率、迷道剂量率分布规律，并对作业人员所受剂量进行安全分析。建立模型分析400万居里的60Co源所需的最薄屏蔽墙厚度，为辐照室的修建等提供数据参考。通过对贮源井水池在不同失水的情况下贮源井上的辐射水平分析，为工作人员作业提供较合理的指导依据。

利用MCNP5模拟计算，并与点源模拟结果作对比，得出体源与点源在辐照场剂量分布的差别，为蒙特卡罗方法在辐照场体源的屏蔽设计中得到更好的推广应用，同时也能为优化辐照场的设计、建设提供科学指导，为辐照场的辐射安全评估提供理论指导和依据。1

X射线源辐射角及辐射空间剂量分布检测利用X射线的穿透特性可以方便地检测物体内部的损伤，对自行研制的便携式XP-II型闪光X射线成像仪在距离射线源30cm处能透过5mm的钢板进行成像，同时具有体积小、重量轻、便于安装的优点，已在邮包检查、公安检查、探伤检测进行了多次应用，由于X射线对人体的辐射损伤，就要求对操作人员有一定的安全保证。为了确定系统辐射防护参数，采用热释光剂量片对X射线的剂量分布进行了测量，给出了工作人员的安全区域。

工作原理和结构便携式X射线成像检测仪的工作原理是：脉冲X射线源产生脉冲式的X射线照射到所要透射的物体上，经被照射物体吸收透过的X射线照射到增感屏上，通过增感屏转化为可见光而成像，此时利用高灵敏度的CCD记录下荧光屏上的闪光图像，通过采集卡记录下图像，最后计算机将获得的图像数据进行处理和显示。脉冲X射线源是产生辐射剂量的来源，它由脉冲功率驱动源、螺旋高压发生器、冷阴极闪光X射线管及供电电源组成。它的核心是冷阴极闪光X射线管，又被称为场发射闪光X射线管。射线源结构如图1所示，它的工作原理是：脉冲功率驱动源在控制信号的控制下产生直流高压，为螺旋型高压发生器充电，螺旋型高压发生器产生高压脉冲加在冷阴极闪光射管的阳极上，阴极的尖端表明产生了较强的电场从而产生场发射电流，阴极的尖端温度升高，材料被熔化蒸发，蒸汽被高压电离，当脉冲场超过一定临界值引起发生尖端蒸发爆炸，形成阴极闪光。放电时的瞬时电压和电流分别最高可以达到120kV和10A，脉冲宽度约为100ns。2

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周敏 - 副教授 - 西南大学