蒙特卡罗方法计算γ射线衰减系数的修正参数.pdf

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1、第28卷第2期铀矿冶Vo1．28No．22009年5月URANIUMMININGANDMETALLURGYMav2009蒙特卡罗方法计算，yr射线衰减系数的修正参数邓杰，葛良全，陈明驰(成都理工大学核技术与自动化丁程学院，四川I成都610059)摘要：研究窄束-／射线衰减规律试验中由于源的发散性引起的误差，提出相关的修正参数(A)，选用蒙特卡罗方法进行模拟计算，分别模拟点状源模型和单向源抽象模型，得出A的变化规律。为进一步研究试验环境下其他因素对衰减系数的影响以及用实测数据进行场的理论计算、7射线衰减规律的T业应用等提供参考。关键词：射线；衰减规律；修正参数；蒙特卡罗方法中图

2、分类号：TP3l1．1；O571．323文献标识码：A文章编号：1000—8063(2009)02—0096—03单色窄束-／射线通过物质时，了射线的衰减MCNP进行模拟计算，分别模拟近似真实试验情服从指数规律况的点状源模型和经过偏置的单向源抽象模型，j—je一，(1)得出A的变化规律。式中．-／1为介质对丫射线的吸收系数，对7射线来说即为在介质中的衰减系数；j。为入射7射线强／J)f-~材料／探捌度(CPS)；I为经过厚度为d的屏蔽材料后未散／射或吸收的射线强度(CPS)。理论上当源能量、吸收材料一定时，“为常、准古裟数。但在实际的衰减试验中，单色窄束7射线一般是由点源与铅

3、准直器来近似获得的l2(图1)。严格说来这种试验装置下得到的7射线并不是单图1窄束射线衰减试验装置示意图色单向的射线束]。只有在准直器准直孔径无限小、准直孔无限长的情况下才能获得理想的窄1模拟模型设计束射线。为此，提出一个由于源的发散性而引起的衰MCNP(MonteCarloNeutronandPhoto减系数的修正参数(A)，式(1)变成TransportCode)是由美国洛斯阿拉莫斯国家实j=Je‘，(2)验室的蒙特卡罗小组在一系列程序工作基础上，集式中：A为与准直孔孑L径、长度、探测器源距、-／光中编制的达到当前最高水平的大型通用中子一光子子的能量、屏蔽物质的原子序数及

4、密度等因素有输运程序，具有三维任意组态几何、精细的点截面关的修正参数。数据、功能齐全、包含多种减小方差技巧等优点]。在实际的衰减试验中，由于试验环境的影响、本研究选用MCNP第5版本进行模拟计算。探测器本身存在的误差，以及谱线的平滑方法、峰窄束-／射线的衰减模拟试验模型_5如图2所面积的计算方法等原因，很难对A进行系统的研示。模型整体为一圆柱体，直径为1cm。平面P0究。如果选用蒙特卡罗方法进行模拟计算，即可到P1部分为空气，长度分别设置为1O，15和2O轻松排除上述因素的影响，并且可以偏置源的发cm，以研究不同准直孔长度对衰减系数()的影射方向，获得A的较准确的变化规律，为

5、进一步响。P1到P11部分为屏蔽材料，长度10em。圆研究其他因素引起的误差提供参考。为此选用柱体外部为终止区域，进入该区域的7光子不再收稿日期：200808—10作者简介：邓杰(1981)，男，重庆潼南人，在读硕士研究生，研究方向为核信息获取与处理。第2期邓杰，等：蒙特卡罗方法计算7射线衰减系数的修正参数97跟踪记录。0．661MeV，在本次模拟中也将源能量(7射线)源定义在P1平面中心，分别模拟计算点状定义为0．661MeV。源和单向小面源。记录平面P1到P11上的光子2模拟结果通量。由于MCNP5记录的是未经扩展的线状谱线，因而取出与源能量相等的能道上的计数进行由于MC

6、NP5在2种源定义下分别2次模拟拟合，即可消除康普顿散射对结果的影响。的L很难统一，因此将式(2)变成如下形式丁一e。(3)』0为方便起见，称i／I。为相对强度。在图2所示的模型下，分别模拟计算点状源和单向小面源。对材料Fe(密度7．87g／cm。)、AI图2窄束7射线衰减模拟试验模型(密度2．70g／cm。)、Sb(密度6．68g／cm。)在1Ocm准直孔长度条件下的模拟结果见图3(左图为考虑到实际试验中常用”Cs源，能量为单向小面源，右图为点状源)。屏蔽材料厚度／cm屏蔽材料厚度／cm1～～AI：2——Sb；3——F0图3丫射线在不同材料中的衰减规律3综合分析续表从图3左

7、、右2个图对比可以看出，单向源下拟合得到的值比点状源下拟合得到的值要小。可以认为，实际试验装置下实测值比单向源模型下的理论计算值大。对Al，Fe，Sb3种材料不同模型模拟计算得到的值列于表1。表1不同模型下模拟的值从表l可以看出，增加准直孔长度，同种材料下模拟计算得到值的相对偏差逐渐下降。同一材料i<姻：~／cm准直孔长度下模拟值的相对偏差与材料密度近Al0．20040．327663．5似成反比。Fe100．57260．694121．2将式(3)进一步变换，可以得到Sb0．49440．619925．4A