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1、第39卷第4期原子能科学技术Vol.39,No.42005年7月AtomicEnergyScienceandTechnologyJuly2005新型核辐射屏蔽材料的优化设计1122112胡华四,许浒,张国光,王群书,谢仲生,褚俊,张建福(1.西安交通大学能源与动力工程学院核能与热能工程系,陕西西安710049;2.西北核技术研究所,陕西西安710024)摘要:为研制兼具质地轻、体积小、耐高温等特点的新型中子、γ混合辐射屏蔽材料,用遗传算法建立了屏蔽材料优化设计方法。对应用该方法设计出的3种材料进行MCNP软件检验,并与铁等材料进行比较。结果表明:在达到一定厚度后,这些材料对裂变中
2、子、γ的总屏蔽效果均超过铁,且相同屏蔽效果下的铁质量当量显著下降。关键词:辐射屏蔽材料;遗传算法;中子;γ射线;MCNP软件中图分类号:TL349文献标识码:A文章编号:100026931(2005)0420363204OptimizedDesignofShieldingMaterialsforNuclearRadiation1122HUHua2si,XUHu,ZHANGGuo2guang,WANGQun2shu,112XIEZhong2sheng,ZHUJun,ZHANGJian2fu(1.NuclearEngineeringDepartment,SchoolofEnergya
3、ndPowerEngineering,XipanJiaotongUniversity,Xipan710049,China;2.NorthwestInstituteofNuclearTechnology,Xipan710024,China)Abstract:Optimizedinlightweight,compactnessandhightemperaturesustainingtheshieldingmaterialsforneutronandgammaradiationweredesignedbasedongeneticalgorithms.Threekindsofmateri
4、alsstudiedbythismethodweredesignedandsimulatedwithMCNPcode,andresultswerecomparedwiththosefromironetc.Thetotalshieldingeffectsofthematerialswithcertainthicknessforfissionneutronandγ2rayareallmuchbetterthaniron,andtheequivalentmassesarelowerthanironatsameshieldingeffect.Keywords:radiationshiel
5、dingmaterial;geneticalgorithms;neutron;γ2ray;MCNPcode在核技术应用装置中,屏蔽材料的质量和安全基本标准”(GB21887122002)对剂量限值作体积均占很大比重,加之必不可少的结构材料,了更为严格的规定。这些都迫切要求对核辐射极大地制约了核技术应用装置的普及、推屏蔽材料进行优化设计,以获得兼具质地轻、体[1～2]广。为呼应国际放射防护委员会(ICRP)积小、耐高温等特点的新型核辐射屏蔽材料。的建议,国家质量监督检验检疫总局发布2003核辐射屏蔽材料的优化要求在众多的备选年4月1日起实施的“电离辐射防护与辐射源材料中选取若干种材
6、料,在符合各种约束条件收稿日期:2004209229;修回日期:2005201215作者简介:胡华四(1962-),男,安徽太湖人,副教授,辐射物理与技术专业©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.364原子能科学技术第39卷的基础上达到辐射屏蔽效果的优化。在解决约d为屏蔽体的厚度。[3][4]束条件方面,由Michalewicz和Janikow设计Bγ主要与光子能量Eγ和屏蔽介质厚度的GENOCOP程序所采用的方法是一个很好的有关。在本文中,选用了对γ射线的能量范围方法。在0.5～10MeV、
7、屏蔽体厚度小于15个自由本文通过对遗传算法GENOCOPII程序程(μd)计算积累因子精度比较高的Berger型进行针对性的改造,使之适应新型核辐射屏蔽经验关系式:材料设计应用。BD(Eγ)μd(6)γ(Eγ,μd)=1+C(Eγ)μde对于屏蔽材料的系数C、D值,可以采用已1最优化目标函数的建立知材料的系数通过最小二乘法拟合,由材料的最优化目标函数选为中子、光子总剂量当有效原子量M插值得出。量率f(X):屏蔽材料是混合物,其线性减弱系数Tμ(Eminf(X)=[fn(X),fg
