_60_co_辐照加工产品剂量分布的蒙特卡罗模拟

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1、第28卷第1期辐射研究与辐射工艺学报Vol.28,No.12010年2月J.Radiat.Res.Radiat.Process.February201060Co辐照加工产品剂量分布的蒙特卡罗模拟刘江平（上海金鹏源辐照技术有限公司上海201707）60摘要对上海金鹏源（SHJPY）Co辐照装置进行数学建模，运用蒙特卡罗方法（MCNP），模拟计算辐照装3置在装载0.1g/cm的均匀产品情况下的剂量分布，软件模拟计算结果的统计误差控制在5%以内，模拟计算结3果与实际0.1g/cm产品剂量分布测试结果比较，发现偏差的绝对值在15%(多数在8%以下)以内，模

2、拟计算与测量数据基本吻合，计算结果可以反应产品吸收剂量的分布规律。关键词数学建模，蒙特卡罗方法，辐照装置，剂量分布中图分类号TL99辐照加工在非动力核技术应用中越来越广阔，1.2.2辐照容器图2是SHJPY辐照装置辐照室的在我国工业、农业和医疗卫生等领域发挥了重要的一个简图，其中每个格子表示辐照容器在辐照室内作用。上海金鹏源拥有一座具有国际先进的全自动的位置；SHJPY辐照容器的内径尺寸为：60cm×化钴源辐照装置，该装置型号为BFT-2001，由北京120cm×140cm；辐照容器的材料主要是不锈钢。核二院比尼新技术有限公司设计，设计总装源容量为17

3、1.48×10Bq；该装置属步进式、货盖源装置，能在辐照室内完成被辐照产品的自动换层换面，使被照产品能受到均匀的辐照；可以对医疗用品、包装材料、食品、化妆品、玩具、高分子材料等产品进行Fig.1Thestructureofcobaltsourcessticks高质量的灭菌、消毒、改性等服务。目前在国际上，[1]使用数学模型模拟辐照装置的剂量分布，已被广泛用于辐照装置的安装和运行鉴定以及产品加工的剂量分布确认，使用蒙特卡罗方法建立数学模型是其中最常用的一种方法。对于辐照装置，使用该方法可以很好地预测产品的剂量分布和变化规律，为日常的辐射加工提供理论指导

4、。Fig.2ASchematicdiagramofcontainerinirradiator1试验材料与方法1.2.3产品模型在MCNP输入文件中，产品模型的尺寸参照SHJPY辐照容器来建立，其尺寸为：1.1试验材料60cm×120cm×140cm，正好充满整个辐照容器。模拟材料有钴（8.9g/cm3）、不锈钢(7.83g/cm3)、3模型中产品密度为：0.1g/cm，材质设为瓦楞纸。33水(1.00g/cm)、空气(0.001204g/cm)和瓦楞纸同时在产品模型里设计记录卡作为剂量计；记录卡3（0.1g/cm）。设计为小圆柱体（1cm×3cm）

5、，密集分布于每个产品模型中3个面，如图3所示：面A、B和C，1.2装置特点在每个面内相隔10cm的网格点上设计记录卡。其1.2.1辐射源结构钴源棒从外到内分为三层，钴中面A、B和C与辐射源板平行；面B为产品的中源的外壳为不锈钢材料，整个棒长45.15cm，半径剖面。产品的最大吸收剂量区域将分布在面A或面1.10cm，见图1所示。C上，最小吸收剂量区域将分布在面B上。——————————————第一作者：刘江平，男，1981年11月出生，2005年毕业于南华大学核工程与核技术专业，主要从事辐照工艺技术及剂量场分布方面研究工作，E-mail:ljp@jpy

6、.com.cn收稿日期：初稿2009-05-08，修回2009-07-0458辐射研究与辐射工艺学报第28卷参数用来描述每个栅元，源的活度和抽样条件在数据卡中进行描述。1.4试验方法1.4.1通用源描述在对源描述时采用SDEF卡。钴源每次衰变同时放出两个光子，能量分别为1.17MeV和1.33MeV，这两个光子的抽样概率为0.5﹕0.5。不同活度的源可以当作不同的概率事件来进行抽样。1.4.2模型简化技巧产品在辐照时每个辐照位在模型中要详细描述，对于SHJPY装置，因装置结构Fig.3Pictureforproductstructure.复杂，使得

7、整个模型变得非常庞大。为此采用了1.3蒙特卡罗方法建模思想Phys:p卡和重复结构，同时不考虑源板框架和过源设备结构，这样简化了模型和减少了运算时间。这SHJPY辐照装置拥有许多个钴源插槽，这些插些结构会对射线有少部分的散射和阻挡作用，但对槽可装载活度不一的钴源。运用蒙特卡罗方法建模，产品的剂量影响较少。可以认为每根钴源发出的射线在各个方向上的辐射1.4.3剂量计算数据卡中剂量记录卡选择为F6强度是确定的并且是具有概率性的。整个辐照装置卡，它的单位为MeV/g。在使用F6卡时得到的是而言，在某个方向上或辐照室内某点处的概率事件某一栅元处的能量沉积；要转

8、换成剂量单位Gy或是确定的，这种概率事件可以是某种物质的吸收剂-10者Sv时可以通过1MeV/