小區(qū)域蒙特卡羅方法在大體積放射性廢物探測深穿透問題中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著核能的大規(guī)模應(yīng)用和核材料的大量使用，從鈾礦開采、冶煉到反應(yīng)堆和后處理廠各個環(huán)節(jié)都將產(chǎn)生大量放射性廢物。針對這些放射性廢物的處理措施因其核素種類和活度大小而不盡相同，所以必須先要對其進(jìn)行準(zhǔn)確的探測。在對大體積的放射性廢物進(jìn)行探測時，由于放射性廢物桶尺寸較大，填充物密度較大時，效率刻度過程中出現(xiàn)深穿透問題的可能性很大。
　　為解決核動力廠放射性廢物探測中遇到的深穿透問題，能夠?qū)μ綔y器γ射線效率進(jìn)行準(zhǔn)確刻度，本文研究應(yīng)用小區(qū)域蒙特卡

2、羅方法解決γ射線在介質(zhì)中輸運(yùn)的深穿透問題，并將其應(yīng)用于實際測量的分析當(dāng)中，主要的研究內(nèi)容和成果包括：
　　（1）研究了光子在介質(zhì)中輸運(yùn)問題的規(guī)律，建立了深穿透問題的判定方法與準(zhǔn)則
　　針對如何判斷光子在介質(zhì)中輸運(yùn)過程是否發(fā)生深穿透的問題，通過建立蒙特卡羅計算模型進(jìn)行模擬，分別研究了不同厚度、不同能量、不同光子數(shù)、不同介質(zhì)材料等因素對光子在介質(zhì)中輸運(yùn)的影響。研究結(jié)果表明各種材料均在約10個平均自由程厚度以上，深穿透問題越來越顯

3、著。因此，在對輸運(yùn)問題進(jìn)行蒙特卡羅模擬之前，首先計算該能量光子在該介質(zhì)中的平均自由程，可以判定是否發(fā)生深穿透問題。
　?。?）建立應(yīng)用小區(qū)域蒙特卡羅方法求解深穿透問題的算法
　　通過對粒子輸運(yùn)方程進(jìn)行處理，將整個研究區(qū)域上的輸運(yùn)方程轉(zhuǎn)化為若干小區(qū)域上的輸運(yùn)方程。在每個小區(qū)域內(nèi)，是一個單獨(dú)的粒子輸運(yùn)問題，各個小區(qū)域之間的相互影響認(rèn)為是外源作用，以此作為小區(qū)域蒙特卡羅方法的思想基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，通過人工手動記錄或者程序中的計數(shù)器

4、實現(xiàn)曲面源信息的讀寫，將小區(qū)域蒙特卡羅方法實現(xiàn)實際的應(yīng)用。并通過和一般蒙特卡羅方法的比較，驗證了小區(qū)域蒙特卡羅方法的準(zhǔn)確性和有效性。
　?。?）建立了大體積放射性廢物桶探測中準(zhǔn)確高效的效率刻度方法
　　針對核動力廠大體積放射性廢物桶探測中可能遇到的深穿透問題，建立了一套集深穿透問題發(fā)生與否的判定和選擇相應(yīng)的方法來進(jìn)行探測器γ射線效率刻度的方法。根據(jù)廢物桶幾何參數(shù)和介質(zhì)物理參數(shù)判斷是否是深穿透問題，如果是則應(yīng)用小區(qū)域蒙特卡羅方

5、法進(jìn)行效率刻度，否則應(yīng)用一般蒙特卡羅方法進(jìn)行效率刻度，如此則可以取得快速準(zhǔn)確的效率刻度結(jié)果。
　　（4）應(yīng)用于大物件放射性測量儀器探測效率校正中，建立了空間均勻化校正方法
　　針對大物件放射性測量儀器內(nèi)待測放射性物件放置位置不同測量結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，建立了大物件放射性測量儀器測量腔室內(nèi)空間響應(yīng)函數(shù)模型。應(yīng)用小區(qū)域蒙特卡羅方法實現(xiàn)空間響應(yīng)函數(shù)的數(shù)值求解，并依據(jù)空間相應(yīng)函數(shù)值得到效率校正因子，從而實現(xiàn)了這種測量儀器測量空間響應(yīng)均