加速器屏蔽是在建造加速器之前首先要进行辐射防护设计,对由于电子直线加速器产生的高能射线(主要是X射线) 进行屏蔽,在合理的情况下使其对环境的影响降到尽量低的水平。屏蔽房间内的辐射源产生的高能光子穿透屋顶后和大气中的物质(主要是氮气、氧气) 作用,被散射回地面,即为空间散射,这会导致在与房间一定的距离处仍出现较大辐射剂量,图1所示为空间散射的示意图。研究背景随着加速器的广泛应用,要求对加速器的辐射及其防护问题有***、清晰的了解,以设计合理的屏蔽防护。用解析法和经验公式计算辐射物理问题,难于模拟实际过程,结果误差大,只能采用偏于保守的结果。定期检查铅玻璃观察窗和侧防挂帘,及时更换老化或损坏部件。商河特制防护铅屏图片

由于计算机技术的发展,Monte Carlo法(随机抽样方法 )提供了良好的模拟计算工具。EGS4 ( Electron Gamma Shower Version 4.0)是一个用 Monte Carlo方法模拟电子、光子在介质中输运过程的通用计算程序。利用它对海关大型集装箱检测系统用的 9 MeV行波电子直线加速器的机头和机房屏蔽进行了计算和辐射模拟分析,并分别与经验公式计算数据和实测数据进行了比较,分析了个别参考点上计算值与实测值偏差大的原因。应用 EGS4程序模拟计算加速器机房的辐射水平与实测数值符合得较好,为今后同类问题的设计与评价提供了良好的计算工具。济阳区附近防护铅屏工厂直销铅板纯度建议≥99.99%,确保长期防护稳定性。

(4)点通量计算的指向概率法对于空间散射问题光子到达一个点(或者小球体)概率是非常之小的,直接记录通过点(或球)的光子数来计算通量根本无法实现。论文中采用蒙特卡罗软件MCNP 4B 中提供的f5计数器记录点(或球)通量。其处理的方法为指向概率法,此方法可有效的降低方差,给出合理的结果。用 MCNP 模拟计算的全过程MCNP( General Monte Carlo N-Particle Transport Code) 程序是美国 Los Alamos 实验室开发的、通用目的、连续能量、一般几何、依赖于时间的耦合中子/光子/电子的大型蒙特卡罗粒子输运程序,具有强大的几何能力,丰富的方差缩减技巧以及丰富的截面数据,被称为“超级蒙特卡罗程序”。
(3)方差缩减技巧的应用空间散射关心的是透过屋顶的光子和大气作用的问题,但是分步计算第二步将大量的时间花在光子和墙壁、前端铅屏蔽等作用的计算上,为改善抽样效果使用MCNP 4B中提供的分裂和俄国轮盘赌技巧。此项技巧通过设置不同区域的重要性实现( MCNP 4B 中的 imp卡)。不同区域重要性**对不同区域的关心程度。对于关心的区域设置高的重要性,不关心的区域设置较低的重要性。模拟时光子从低重要性区进入高重要性区后的光子分裂成 N( N 即为粒子进入前后的区域重要性之比) 个光子,每个光子权重为原来的1/N,这样在非重要区域计算的粒子数目减少,在重要性区域由于分裂技巧的应用抽样的粒子数目**增加,而**终的统计平均值不受影响。合理运用分裂技巧可以在初始抽样粒子数较少的情况下得到较小的统计误差。铅屏通常由铅板或铅玻璃制成,能够有效阻挡X射线和伽马射线等高能辐射。

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