强中子注量下球形装置多层介质温度分布

用Monte Carlo方法计算了强中子注量通过较厚轻介质屏蔽层后在多层介质球中造成的温度分布。建立了包括源中子、屏蔽介质和多层球在内的简化几何模型,在源中子方向分别为矢径方向和球面外向各向同性分布两种模式下,用俄罗斯轮盘赌和分裂方法模拟了中子的深穿透输运过程,并采用指向概率方法,求得多层介质球内不同点的温度分布和介质平均温度。结果表明,在两种源中子方向模式下,同一介质不同位置的温度增量随该点离源的距离增大而减小,越内层的介质平均温度越高。     

Monte Carlo法确定125I近距离放射治疗源剂量计算参数

为研究IS12501型125I近距离治疗源的剂量分布特点,依据AAPMTG43U1推荐的剂量计算公式,针对IS12501型125I近距离治疗源,用MonteCarlo方法计算剂量率常数,结果为0.959cGy·h-1·U-1,与TG43U1推荐的值相差2.02%。在0.1~10.0cm范围内计算径向剂量函数,与TG43U1符合较好。计算并补充了各向异性函数的相关数值。在二维平面上给出10cm×10cm的剂量分布。对径向剂量函数和各向异性函数进行拟合,得到实用性较强的经验公式。     

FLUKA在上海光源增强器束流损失监测系统模拟中的应用

上海光源(SSRF)是中国迄今为止最大的大科学装置,在科学界和工业界有着广泛的应用价值。上海光源增强器的束流损失监测系统,对于保障中国首台增强器的正常运行和机器研究都起到重要的作用。针对该束流损失监测系统设计中相关的问题,利用FLUKA程序,对不同能量的束损电子在真空室壁中的簇射过程进行了模拟,并比较了次级粒子在探测器内的能量沉积。结果表明:探测器中对能量沉积起主导作用的是簇射电子,设计方案是可行的。同时讨论了在不同能量束流电子损失下,探测器测量结果的一致性问题。     

15MV电子加速器机头感生放射性的Monte Carlo计算

加速器停机后的感生放射性是工作人员所受内外照射的首要来源。Monte Carlo模拟计算是进行感生放射性预测分析的重要方法之一。该文应用Monte Carlo软件FLUKA对同方威视技术股份有限公司一台15MV电子加速器的机头屏蔽结构进行了模拟。给出了2个测点的吸收剂量率和周围剂量当量率随冷却时间的变化曲线及其与实验测量结果的对比,并给出了各个区域放射性核素产额随时间的变化。模拟计算与实验测量的结果在量级和衰减趋势上吻合。该文提供了一种通过Monte Carlo模拟预测感生放射性问题的方法,也可应用于其他高能粒子加速器的活化分析。     

高能电子撞击不同靶所致辐射场的分析

为了研究永磁体的辐射退磁效应,对高能电子撞击铜靶和钽靶的物理过程进行了理论分析。利用FLUKA程序对辐射退磁效应实验进行了Monte-Carlo模拟。模拟了靶内的电磁簇射过程和永磁体附近的辐射场,包括光子、中子、质子和电子等粒子的能谱以及各种靶的靶内和永磁体内的空间通量分布,还比较了永磁体中的吸收剂量率和中子注量率。计算结果为永磁体的辐射退磁效应的分析提供了有用的数据。     

粗糙核装置袭击效应预测

为了预测恐怖分子的粗糙核装置袭击效应,提供预警方案,该文给出了粗糙核装置地爆袭击时的光辐射、冲击波、早期核辐射等瞬时效应和放射性沾染效应的模拟计算方法。采用C语言对此计算方法进行了编程,模拟计算了10ktTNT当量地爆的情况,并与已有软件Hotspot的相同当量空爆算例进行了对比。冲击波和早期核辐射造成的杀伤半径与Hotspot的结果基本吻合,光辐射和放射性沾染结果相差不超过一个数量级。考虑空爆和地爆的差别,可以认为得到了合理的模拟结果。该方法可以应用于粗糙核装置恐怖袭击效应的预测,具有一定的现实意义。     

基于辐射场梯度变化的变权重网格划分方法

三维辐射场数据是进行剂量评估与优化的基础,为了更好地解决辐射场数据的快速计算与三维可视化显示的难题,该文基于辐射场梯度变化提出了一种变权重的非均匀网格划分方法,可根据辐射场的梯度变化划分出疏密程度不同的三维计算网格,兼顾辐射场数据的计算精度与计算效率,并使用点核积分程序对该网格划分方法进行了计算验证。结果表明,在计算精度几乎相同时,变权重的非均匀网格划分方法能够有效地缩短辐射场的计算时间,较大程度地提高点核积分方法的计算效率,同时该网格划分方法也表现出更好的辐射场显示效果。该研究可为点核积分方法在核设施三维辐射场可视化计算与剂量评估方面的应用提供技术支持。     

Monte Carlo方法的最优源项偏倚抽样密度函数

Monte Carlo粒子输运中的源项偏倚抽样方法可以减小方差、提高计算效率。该文通过建立一个多区域分权重数学投篮模型,模拟了输运过程中的源项信息,得到了源项偏倚抽样方差最小时的最佳抽样密度函数解析式。采用随机数值方法对模型进行了计算,验证了函数的正确性,并举一例实际的粒子输运模拟问题,表明最优偏倚抽样方法对减小方差的效果显著。该方法可作为一种普适的减方差技巧应用于Monte Carlo粒子输运中,可用于构造粒子源参数(如位置、发射方向等)的最佳偏倚密度函数,尤其在分层抽样时能给出方差最小的最优各层比例系数。     

能量沉积计数的强迫碰撞随机游动方法

当计数区域相对它到粒子源的距离或相对整个系统甚小时, 要想用Monte Carlo方法实现对能量沉积计数十分困难. 给出了强迫碰撞随机游动方法, 解决了含权重随机游动情况下的能量沉积谱的计算问题, 从而克服了区域分裂-轮盘赌方法与DXTRAN球方法不能计算给出能量沉积谱的问题. 在MCNP-4C程序的平台上加入了强迫碰撞随机游动方法. 对一个理想化的工业CT模型进行了计算, 除上述3种方法外, 还选用了直接模拟方法. 实际计算结果表明, 强迫碰撞随机游动方法的计算效率(FOM因子)比DXTRAN球方法提高约一个量级, 比区域分裂-轮盘赌方法和直接模拟方法提高均约3个量级.     

用于Monte Carlo临床剂量计算的CT数转换方法

Monte Carlo计算方法已在精确放疗剂量计算中广泛应用,为达到更高的计算精度需要有更准确的CT转换方法。传统简单分组CT转换方法由于元素组成转换太粗略,不能满足计算精度要求。该文根据人体主要的组织分区进行元素组成分析,引入混合转换方法,在骨骼区和软组织区使用曲线拟合方法对磷钙和碳氧氮元素进行转换;在肺组织区间,使用插值法简单有效地反映了从空气到肺再到软组织过渡中元素组成的变化。CT转换精度的提高使得整个剂量计算的相对误差在2.5%以内,从而使更加精确的治疗得以实施。