钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法技术

钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法。现有钴源辐照试验均采用重铬酸钾（银）剂量计间隔固定距离对辐射场区域进行标定，未跟进试验样品尺寸、材质进行预测计算。本发明专利技术包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法


[0001]本专利技术涉及计算机、核
，具体涉及一种钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法。

技术介绍

[0002]钴源辐照装置广泛的应用于宇航器件空间环境模拟、食品保鲜、中草药、医疗器械灭菌领域，
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Co放射性元素可发射出1.17Mev和1..33MeV两种能量的γ射线，可使物质发生物理、化学效应。相比板装钴源装置，花篮状钴源装置空间剂量分布相对均匀，是辐照试验理想的源结构。现行辐照试验标准：QJ 10004
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2008《宇航用半导体器件总剂量辐射试验方法》、ISO11137
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2《医疗保健产品灭菌
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辐射灭菌》等对样品的辐照吸收剂量均匀性均提出要求，尤其是进行科学试验和精密医疗器械辐射试验过程中，样品价格昂贵，预实验成本极高，吸收剂量和不匀匀度直接影响试验结果。
[0003]现有钴源辐照试验均采用重铬酸钾（银）剂量计间隔固定距离对辐射场区域进行标定，未跟进试验样品尺寸、材质进行预测计算，由于剂量率与距离的平房成反比，在开展高剂量率、近距离（距离放射源中心小于源长3
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5倍）时，采用经验公式近似为点源计算剂量率，误差极大，难以为试验方案设计提供借鉴。鉴于如此，确有必要开发一种可以模拟钴源辐照试验剂量不均匀度估计的方法，用于辐照试验方案制定的评估。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种一种钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法。
[0005]上述的目的通过以下的技术方案实现：一种钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法，该方法包括如下步骤：（1）
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CO放射源MC几何建模；（2）
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CO放射源材料的选择；钴源装置是利用放射性钴
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60源棒，该源棒内部
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Co元素，外部为不锈钢包翘，钴源辐照室为空气，利用MCNP5程序中涉及3种材料的使用，其中m1表示空气，m2表示不锈钢，m3表示
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Co；（3）源位几何结构的建立；（4）吸收剂量的模拟方法；选择通量法来计数与计算，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所对应位置的当量剂量率，利用fmesh卡可获得空间坐标下不同坐标的剂量率模拟值；（5）计算结果验证与分析；利用上述方法编写粒子运输程序，并绘制吸收剂量率俯视分布图；（6）模拟结果预测及验证；运用重铬酸钾（银）剂量计对剂量场内不同位置进行剂量测试，并与模拟结果比
对，相对误差控制在5%以内，证明模拟程序计算得到剂量率可以用于辐射剂量的预测；（7）不同平面吸收剂量彩色图；（8）试验样品不匀度估算。
[0006]所述的钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法，所述的步骤（1）的具体过程为：利用MCNP 程序模拟1keV
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100MeV 的光子在物质中的吸收过程、10MeV
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20MeV 的中子在大多数核素中的输运过程，1keV
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1GeV 的电子与物质相互作用过程，MCNP 的输入文件包括INP 文件、XSDIR 文件、截面数据库文件，需要用户填写的文件是INP文件，根据装置放射源的活度和结构进行几何建模。
[0007]所述的钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法，所述的步骤（3）的源位几何结构为：包括长宽高均为4m的长方体区域，辐照装置装源总活度为3.7
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Bq，辐照源分布为花篮装，由24根源棒组成，其中22根为钴源，2根为假源；源棒采用中心4个源棒，外围20根棒的排列方式，其中2根假源就位于中央4根棒之中对称摆放；源棒中心红色区域为直径3.5mm的钴放射源，外围黄色区域为厚度2mm的不锈钢外皮，外围的相邻两根放射源与整个圆形区域的圆心连线所夹角度为18度，外圈放射源距离圆心24.2厘米，内圈放射源距离圆心12.1厘米，各放射源高度均为46cm。
[0008]所述的钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法，所述的步骤（6）的具体过程为：运用重铬酸钾（银）剂量计对剂量场内不同位置进行剂量测试，并与模拟结果比对，相对误差控制在5%以内，证明模拟程序计算得到剂量率可以用于辐射剂量的预测，对距离辐照装置近距离吸收剂量率开展实际测量，分别记录了位于辐照源北侧距离辐照装置中心不同高度的多个位置对应的的吸收剂量率，将程序计算出的数值与其作比较，获得不同位置预测结果与真实值的误差。
[0009]所述的钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法，所述的步骤（8）的具体过程为：根据预定位置，建立实验样品与mcnp模拟程序对应的空间坐标(x，y，z)，并与模拟程序网格计数结果储存meshtal文件结果比对，获得样品预定工位吸收剂量估计值，并筛选不同平面最大吸收剂量和最小吸收剂量，吸收剂量不均匀度估计计算公式为：。
[0010]有益效果：1.本专利技术试验前根据样品尺寸、空间位置开展吸收剂量不匀匀度估计，对试验方案进行评估，可有效提高钴源装置的利用率和辐照试验的准确性。
[0011]2.本专利技术利用MCNP5计算射线粒子通过某区域的通量值，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所对应位置的当量剂量率，利用fmesh卡可获得空间坐标下不同坐标的剂量率模拟值。
[0012]3.本专利技术运用重铬酸钾（银）剂量计对剂量场内不同位置进行剂量测试，并与模拟结果比对，相对误差控制在5%以内，证明模拟程序计算得到剂量率可以用于辐射剂量的预测。
[0013]4.本专利技术使用对称变换的方式建立各个模块的描述，这种方法可以既减少写程序
时的行数，同时也能在程序运行时减少计算机计算量。
[0014]附图说明：附图1是源棒排列方式图；附图2是辐照源三视图；附图3是吸收剂量率俯视图；附图4是原子能院贰号钴源装置距放射源3cm处东部方向的剂量分布图；附图5是原子能院贰号钴源装置距放射源3cm处南部方向的剂量分布图；附图6是原子能院贰号钴源装置距放射源3cm处西部方向的剂量分布图；附图7是原子能院贰号钴源装置距放射源3cm处北部方向的剂量分布图。
[0015]具体实施方式：实施例1：一种钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法，该方法包括如下步骤：（1）
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CO放射源MC几何建模；（2）
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CO放射源材料的选择；钴源装置是利用放射性钴
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60源棒，该源棒内部
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Co元素，外部为不锈钢包翘，钴源辐照室为空气，利用MCNP5程序中涉及3种材料的使用，其中m1表示空气，m2表示不锈钢，m3表示
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Co；（3）源位几何结构的建立；（4）吸收剂量的模拟方法；选择通量法来计数与计算，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所对应位置的当量剂量率，利用fmesh卡可获得空间坐标下不同坐标的剂量率模拟值；（5）计算结果验证与分析；利用上述方法编写粒子运输程序，并绘制吸收剂量率俯视分布图，如图3所示。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法，其特征是：该方法包括如下步骤：（1）
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CO放射源实验装置的MC几何建模；钴源装置是利用放射性钴
‑
60源棒，该源棒内部
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Co元素，外部为不锈钢包翘，钴源辐照室为空气，利用MCNP5程序中涉及3种材料的使用，其中m1表示空气，m2表示不锈钢，m3表示
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Co；（2）源位几何结构的建立；（3）吸收剂量的模拟方法；选择通量法来计数与计算，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所对应位置的当量剂量率，利用fmesh卡可获得空间坐标下不同坐标的剂量率模拟值；（4）计算结果验证与分析；利用上述方法编写粒子运输程序，并绘制吸收剂量率俯视分布图；（5）模拟结果预测及验证；运用重铬酸钾（银）剂量计对剂量场内不同位置进行剂量测试，并与模拟结果比对，相对误差控制在5%以内，证明模拟程序计算得到剂量率可以用于辐射剂量的预测；（6）不同平面吸收剂量彩色图；（7）试验样品不匀度估算。2.根据权利要求1所述的钴源辐照试验剂量不均匀度分析方法，其特征是：所述的步骤（1）的具体过程为：利用MCNP 程序模拟1keV
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100MeV 的光子在物质中的吸收过程、10MeV
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20MeV 的中子在大多数核素中的输运过程，1keV
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1GeV 的电子与物质相互作用过程，MCNP 的输入文件包括INP 文件、XSDIR 文件、截面数据库文件，需要用户填写的文件是INP 文件，根据装置放射源的活度和结构进行几...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋继成，赵弘韬，姚钢，田波，张楠，张玉宝，杨仲秋，
申请(专利权)人：黑龙江省原子能研究院，
类型：发明
国别省市：