您好,歡迎訪問樹誠智能科技(杭州)有限公司官網官網!
13636696179
13761377994
行業資訊
當前位置:首頁 - 新聞動態 - 行業資訊

新聞動態

聯系我們

樹誠智能科技(杭州)有限公司官網

地址:杭州市余杭區南苑街道歡樂城尚峰軒5幢1736室
手機:13761377994

咨詢熱線13636696179

γ射線屏蔽計算方法的比較

發布時間:2020-11-15人氣:

隨著社會與科學進步,工業射線探傷為社會創造了巨大的經濟效益,但其產生的輻射危害日益受到人們的關注[1]。在我國愈發重視環境保護的同時,輻射影響評價的準確性尤其重要。筆者針對探傷室輻射評價工作中的實例,采用了三種屏蔽計算方法與實測值進行比較分析,并總結出幾種計算方法的優劣。

1 探傷室的模型

探傷室長20m,寬6m,高6.5m。四周墻壁總厚度均為72cm,其中內外分別為24cm厚的磚,中間夾24cm的鋇渣。探傷室模型見 1。

image.png 

圖 1 探傷室模型

2 輻射源及測量裝置2.1 輻射源

探傷輻射源選用192 Ir密封源,其活度為2.65 × 1012Bq,γ射線平均能量為0.35MeV[2]。非使用狀態下,密封源封存在DLTS - B源容器內。

2.2 測量裝置

 選用WF - 100型通用輻射測量儀完成探傷室內固定點位劑量率的測量,該設備量程為0 ~ 250mGy /h,在中國國家計量院的國防科工委放射性計量一級站進行校準,校準系數依據該儀器的檔位在1.00 ~ 1.04之間。選用FH40G - L型環境X、γ劑量率儀完成探傷室外固定點位劑量率的測量,該設備的量程為10nGy /h ~ 100mGy /h,能量范圍為30keV ~ 4.4MeV,在核工業放射性勘查計量站進行校準,校準系數為0.9672。

3 計算點位的設置3.1 室內計算點位的設置

針對192 Ir放射源裸照情況,分別計算探傷室內距離放射源2m、3m、4m、5m和8m點位的空氣比釋動能率,測量點位與計算點位相同。

3.2 室外計算點位的設置

針對存在屏蔽介質情況下,分別計算距探傷室墻外1m ~ 10m處的空氣比釋動能率,測量點位與計算點位相同。放射源到內墻的距離為2.33m,離地面的高度為0.7m。

4 結果與分析4.1 本底測量結果

根據計算與測量的點位,選用儀器分別測量探傷室內外的環境本底水平,每臺儀器測量10組數據,取其平均值。WF - 100型通用輻射測量儀測量室內本底水平為110nGy /h,FH40G - L型環境X、γ劑量率儀測量室外本底水平為106nGy /h。

4.2 理論計算與測量結果的比較

參照選定的點位及屏蔽介質材質,運用經驗公式法、點核積分法及MCNP法對固定點位的空氣比釋動能率進行計算,其中經驗公式法和點核積分法的計算公式如下:

經驗公式法[3-5] :

image.png 

(1)

式中H1—距離放射源r1米處的空氣比釋動能率(μGy/h); A1—源強(Bq); Γ—源的照射量率常數,C.m2.kg-1; 33.85—轉換系數,Gy.kg.C-1r1—放射源與監測點的距離(m); t1—屏蔽層的厚度,cm; T—衰減1 /10值層厚度,cm。

點核積分法[36] :

image.png 

(2)

式中H2—距離放射源r2米處的空氣比釋動能率(μGy / h); A2—源強,Bq; r2—關注點到放射源的距離,cm; B—積累因子; μ—γ射線在屏蔽材料中的線性減弱系數,cm-1t2—屏蔽層的厚度,cm; Ka/φ—空氣比釋動能率與通量密度的比值,pGy. cm2n—每次衰變產生的光子數。

根據公式(1)、公式(2)及MCNP法建立的計算模型分別計算固定點位的空氣比釋動能率,然后與實際測量結果進行對比分析。

4.2.1 室內固定點位計算結果與實測結果

根據室內固定點位的設置,采用三種計算方法分別計算各點位的空氣比釋動能率,同時運用WF - 100型通用輻射測量儀測量相應點位空氣比釋動能率,計算結果與實測結果見 1。

image.png 

表 1 192 Ir源在探傷室內的數據匯總

根據 1中對室內固定點位的計算結果及測量結果,繪出對室內固定點位比釋動能率計算值與測量值的比較圖,見 1。

image.png 

圖 1 室內固定點位比釋動能率計算值與測量值的比較圖

從對比結果可知,經驗公式法計算結果與實測結果相同相近,其誤差不大于1%,點核積分法與實測結果誤差在1% ~ 4%之間,MCNP法與實測結果誤差在10% ~ 14%之間。從而得知,計算無屏蔽介質固定點位劑量率,優先選用經驗公式進行計算,次之選用點核積分法進行計算。

4.2.2 室外固定點位計算結果與實測結果

根據室外設置的固定點位,采用三種計算方法分別計算各點位的空氣比釋動能率,同時運用FH40G - L型環境X、γ劑量率儀測量相應點位空氣比釋動能率,計算結果與實測結果見 2。

image.png 

表 2 192 Ir源在探傷室墻外的數據匯總

根據 2中對室內固定點位的計算結果及測量結果,繪出對室外固定點位比釋動能率計算值與測量值的比較圖,見 2。

image.png 

圖 2 室外固定點位劑量率計算值與測量值的比較圖

從對比結果可知,經驗公式法、點核積分法與MCNP法的計算結果均大于測量結果,標明三種計算方法均是保守的。根據計算結果與測量結果的比值,得知經驗公式法結果約為測量結果的7 ~ 14倍,點核積分法結果約為測量結果的3 ~ 6倍,MCNP法結果約為測量結果的2 ~ 3倍。以測量結果為橫坐標,以計算結果與測量結果的比值為縱坐標,見 3。

image.png 

圖 3 計算結果與測量結果的比值對照圖

3可以明顯看出,在有屏蔽介質的情況下,經驗公式法的計算結果偏保守,點核積分法與MCNP法相對準確。三種計算方法結果保守性的主要原因: 與計算方法本身有關,其中經驗公式法與點核積分法均為理論計算公式,其參數均為經驗值,且已應用多年,與現有屏蔽材料的參數、源項的參數有一定的偏差; 由于MCNP程序是對粒子的輸運進行大量的抽樣模擬計算,計算結果的誤差與粒子數直接相關,另外本次計算未考慮源的自吸收效應,全部使用了點源設置,計算結果存在偏差。

結合相關研究文獻,在估算簡單模型過程中(例如探傷室、放射源庫),優先選用點核積分法進行估算,可節省工作量及工作時間。對于大型核設施及復雜源項的屏蔽計算,可優先選用MCNP法提高計算的精度。

5 結論與展望

計算點源致固定點位空氣比釋動能率時,在無屏蔽條件下,經驗公式法優于其他兩種方法,與測量結果基本吻合; 存在屏蔽介質時,三種方法均為保守計算,其中經驗公式法偏保守,與測量結果相差約1個量級。

在實際屏蔽設計與環境影響評價過程中,對于簡單模型,可優先選用點核積分法進行估算; 對于復雜模型,可優先選用MCNP法進行估算。

通過對存在屏蔽介質與無屏蔽介質的計算結果比較分析可知,計算結果的保守性與屏蔽材料衰減參數選取直接相關,根據現有參考文獻查詢得知的屏蔽材料種類相對較少,且查詢的數據與實際生產的屏蔽材料也存在一定的誤差。如今對屏蔽材料屏蔽效果鮮有研究,需進一步開展相關理論及實驗研究。

 


推薦資訊

+13636696179
亚洲精品国产首次亮相
<蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链>