混凝土材料对光子散射系数的monte carlo模拟

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1、第335卷期有色冶金设计与研究2014拄6月混凝土材料对光子散射系数的MonteCarlo模拟金峰，花正东2(1．东华大学，上海市201620；2．上海市奉贤区环境监测站，上海市201400)[摘要]采用EGS5光子一电子蒙特卡罗程序计算了多种能量的光子以多种入射角照射到混凝土上时在各个方向角上所产生的散射系数，分析了模型的形状及材料厚度对散射系数的影响，EGS5模拟所得的散射系数与MCNP程序计算结果符合度较好，相对偏差基本均在5．O％以内。[关键词]散射系数；光子；EGS；MCNP；混凝土中图分类号：TU528．35文献标识码：A文章编号：1004—4345(2014)03

2、—0050—05MonteCarloSimulationofConcreteMaterialonPhotonScatteringCoeficientJINFeng，HUAZhengdong(1．DonghnaUniversity，Shanghai201620，China；2．EnvironmentalMonitoringStation，Fengxiandistrict，Shanghai201400，China)AbstractThispapermakesacalculationonthescatteringcoeficientofphotonwithmuhi-energyshi

3、ningontheconcretefromeachdirectionangleadoptingEGSSphoton-electronMonteCarlomethod，andhasananalysisontheeffectofthemodelshapeandmaterialthicknessonthescatteringcoeficient．ThescatteringcoeficientobtainedbyEGSSsimulationhasabettercon~rmitywiththeresultcalculatedbyMCNPprocedure．andtherelativede

4、viationisbasicallywithin5．O％．Keywordsscatteringcoefficient；photon；EGS；MCNP；concrete光子的散射系数主要用于密道、迷宫的辐射屏1材料及模型蔽计算及防护设计旧。在辐射屏蔽计算与设计中，考虑的量一般为周围剂量当量。文献『11、f21中所使用NCRP51号报告对迷道、迷宫计算中采用的散的散射系数主要来自于1960年前后发表的文献『3卜射系数进行了阐述口1。迷道、迷宫的计算公式如下：『6]。周围剂量当量是ICRU于1991年提出的，其与空气比释动能等辐射量之间的转换系数并不恒等于H~=Ho＼df．㈩／＼ar

5、l／2＼Ⅱ／1。因此有必要对光子周围剂量当量的散射系数进行．式中，0[为散射系数，其中为散射次数；drk表示第计算。密道、迷宫最为常用屏蔽材料为混凝土，因此次散射时散射点与感兴趣点的距离。从式(1)中可以本文仅对混凝土对光子周围剂量当量的散射系数进看出，表示散射到空间0角度内单位面积上的行模拟，模拟计算程序采用EGS5t8~。EGS5蒙特卡罗剂量概率。程序是由日本高能(KEK1在EGS4的基础上开发而从物质对光子的减弱、散射规律可知。光子入射成，其采用FORTRAN程序编写，采用最新的光子截到不同厚度或不同形状的靶材料上，在空间中同一面数据库，模拟的光子、电子的能量范围从1ke

6、V至位置的散射系数是有差别的。对于同一种靶材料，在几十GeV。计算中要先确定一个比较合适的靶厚度。为了确定合适的靶厚度，建立2个模型，即光子垂直入射到收稿Et期：2014—02—28基金项目：环保公益性行业科研专项项目，建筑废物处置和资源化污染控制技术研究(201309025)。作者简介：金峰(1983-)，男，主要研究方向为辐射环境监测和监管。第3期混凝土材料对光子散射系数的M0nteCarlo模拟·51·圆柱型、球型混凝土材料上在散射路径上空间各点混凝土材料。小圆面记录体用于记录散射光子的注的光子能谱，2个模型见图1。混凝土材料的密度取量谱，即假设1个光子射入到混凝土经各种

7、相互作2．3g／cm3,元素成分及其质量比见表1混凝土之外用，散射到所定义几何记录体单位面积上的光子注的空间材料设置为真空记录体的材料也设置为真量谱。然后依据光子注量与周围剂量当量之间的转空。圆柱的高度和球的直径分别为相应入射光子能换因子计算出散射系数。光子的入射角选择与圆柱量的1、2、3、4、5个平均自由程厚度。自由程数据取面成1O。、30。、45。、60。、90。5种入射角度。l5个记录自NIST网上数据库XC0M【体中心与圆柱上表面中一fi,所决定的向量与轴正方向所成的角度分别为：5。