小區(qū)域蒙特卡羅方法在大體積放射性廢物探測(cè)深穿透問(wèn)題中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著核能的大規(guī)模應(yīng)用和核材料的大量使用，從鈾礦開(kāi)采、冶煉到反應(yīng)堆和后處理廠各個(gè)環(huán)節(jié)都將產(chǎn)生大量放射性廢物。針對(duì)這些放射性廢物的處理措施因其核素種類和活度大小而不盡相同，所以必須先要對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的探測(cè)。在對(duì)大體積的放射性廢物進(jìn)行探測(cè)時(shí)，由于放射性廢物桶尺寸較大，填充物密度較大時(shí)，效率刻度過(guò)程中出現(xiàn)深穿透問(wèn)題的可能性很大。
　　為解決核動(dòng)力廠放射性廢物探測(cè)中遇到的深穿透問(wèn)題，能夠?qū)μ綔y(cè)器γ射線效率進(jìn)行準(zhǔn)確刻度，本文研究應(yīng)用小區(qū)域蒙特卡

2、羅方法解決γ射線在介質(zhì)中輸運(yùn)的深穿透問(wèn)題，并將其應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量的分析當(dāng)中，主要的研究?jī)?nèi)容和成果包括：
　?。?）研究了光子在介質(zhì)中輸運(yùn)問(wèn)題的規(guī)律，建立了深穿透問(wèn)題的判定方法與準(zhǔn)則
　　針對(duì)如何判斷光子在介質(zhì)中輸運(yùn)過(guò)程是否發(fā)生深穿透的問(wèn)題，通過(guò)建立蒙特卡羅計(jì)算模型進(jìn)行模擬，分別研究了不同厚度、不同能量、不同光子數(shù)、不同介質(zhì)材料等因素對(duì)光子在介質(zhì)中輸運(yùn)的影響。研究結(jié)果表明各種材料均在約10個(gè)平均自由程厚度以上，深穿透問(wèn)題越來(lái)越顯

3、著。因此，在對(duì)輸運(yùn)問(wèn)題進(jìn)行蒙特卡羅模擬之前，首先計(jì)算該能量光子在該介質(zhì)中的平均自由程，可以判定是否發(fā)生深穿透問(wèn)題。
　?。?）建立應(yīng)用小區(qū)域蒙特卡羅方法求解深穿透問(wèn)題的算法
　　通過(guò)對(duì)粒子輸運(yùn)方程進(jìn)行處理，將整個(gè)研究區(qū)域上的輸運(yùn)方程轉(zhuǎn)化為若干小區(qū)域上的輸運(yùn)方程。在每個(gè)小區(qū)域內(nèi)，是一個(gè)單獨(dú)的粒子輸運(yùn)問(wèn)題，各個(gè)小區(qū)域之間的相互影響認(rèn)為是外源作用，以此作為小區(qū)域蒙特卡羅方法的思想基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)人工手動(dòng)記錄或者程序中的計(jì)數(shù)器

4、實(shí)現(xiàn)曲面源信息的讀寫(xiě)，將小區(qū)域蒙特卡羅方法實(shí)現(xiàn)實(shí)際的應(yīng)用。并通過(guò)和一般蒙特卡羅方法的比較，驗(yàn)證了小區(qū)域蒙特卡羅方法的準(zhǔn)確性和有效性。
　?。?）建立了大體積放射性廢物桶探測(cè)中準(zhǔn)確高效的效率刻度方法
　　針對(duì)核動(dòng)力廠大體積放射性廢物桶探測(cè)中可能遇到的深穿透問(wèn)題，建立了一套集深穿透問(wèn)題發(fā)生與否的判定和選擇相應(yīng)的方法來(lái)進(jìn)行探測(cè)器γ射線效率刻度的方法。根據(jù)廢物桶幾何參數(shù)和介質(zhì)物理參數(shù)判斷是否是深穿透問(wèn)題，如果是則應(yīng)用小區(qū)域蒙特卡羅方

5、法進(jìn)行效率刻度，否則應(yīng)用一般蒙特卡羅方法進(jìn)行效率刻度，如此則可以取得快速準(zhǔn)確的效率刻度結(jié)果。
　?。?）應(yīng)用于大物件放射性測(cè)量?jī)x器探測(cè)效率校正中，建立了空間均勻化校正方法
　　針對(duì)大物件放射性測(cè)量?jī)x器內(nèi)待測(cè)放射性物件放置位置不同測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題，建立了大物件放射性測(cè)量?jī)x器測(cè)量腔室內(nèi)空間響應(yīng)函數(shù)模型。應(yīng)用小區(qū)域蒙特卡羅方法實(shí)現(xiàn)空間響應(yīng)函數(shù)的數(shù)值求解，并依據(jù)空間相應(yīng)函數(shù)值得到效率校正因子，從而實(shí)現(xiàn)了這種測(cè)量?jī)x器測(cè)量空間響應(yīng)均