空間劑量分布

輻照室內空間劑量分布的均勻性很大程度上決定了產品被輻照是否合格的標誌之一。研究發現，越靠近源架的位置劑量率等值線越扁平，表明相鄰位置劑量率值相差小，該排源方法基本滿足輻照工藝對劑量分布的要求。

基本介紹

• 中文名：空間劑量分布 
• 外文名：Spatial dose distribution
• 描述：輻照室內劑量分布
• 套用：判斷產品被輻照是否合格
• 學科：核物理

概念

空間劑量分布的研究隨著輻照加工技術的發展而增加，輻照室建立的數量也隨之增多，人們對輻照室外周圍環境的輻射安全的重視也隨之提高。經計算，在設計最大裝源的前提下，禁止體外劑量率不應超過2.5μSv/h。為以後輻照場的修建等提供數據。依次減少井水禁止層的厚度，可得出一系列源在不同禁止水深度情況下載井上產生的劑量率，為在事故情況下提供參考，以免造成對工作人員的誤照射。

空間劑量分布

輻照場60Co體源空間劑量分布研究

原子能技術的套用越來越廣泛，僅在輻射加工方面就有廣泛的套用，包括農業生物學上的輻射育種、農副產品輻射保藏、醫療用品和藥品以及食品的滅菌消毒、化學工業的輻射降解等。據2003年統計，我國有輻照裝置190餘座，設計裝源量11.1PBq以上的達67座，至2003年上半年總設計裝源量已突破1574.4PBq，實際裝源量達到629.0PBq，據2006年的統計報導，截止2006年，四川省擁有⁶⁰Co輻照場和加速器輻照場兩類共11個，分別占54.5%、45.5%。到2007年，我國設計裝源量37.0PBq以上的⁶⁰Co輻照裝置已有20多座；在1993年四川省就出現了人員誤入輻照室造成全身誤照射。為了保證輻照室外圍環境輻射安全與事故危害性預測，輻照場所的禁止設計和安全性能分析也就顯得十分重要，經調研查找，有一些文章對輻照場環境進行了現場監測和公式計算等方法分析環境輻射安全。

由γ輻照裝置的輻射防護與安全規範可知，由於大多數輻照場場所體積比輻照室中所用的放射源體積大得多，於是很多計算把放射源當作點源來分析計算，但這種近似必定會引起一定的誤差，特別是當放射源達到百萬居里級以上時，由於輻照場的體源是由很多根棒狀源組合在源架上形成的，因此把體源近似為點源計算會產生較大的誤差，用面源模型或者體源模型來計算更加符合實際。國外已經有一套成熟的點核積分禁止計算程式。

國內外研究現狀

2010年，康芬芬為我國輻照檢疫處理的研究現狀作了概述，為進一步推動輻照檢疫處理的商業化運作提供了技術參考。楊越在他的文章《輻照技術研究中》綜述了輻照技術概況和它的任務、裝置結構形式、監測和控制方法以及堆外實驗室建設。為輻照技術研究工作作參考。

輻照場的數量不斷增加和高活度的放射源使用使人們對輻照場所禁止安全的重視也逐步增大。蒙特卡羅方法作為一種計算機模擬計算方法，具有計算方法精確、便捷等優點，在核技術領域得到了非常廣泛的套用。把蒙特卡羅方法用於射線輸運問題的計算是一種非常方便迅速的方法，國內外有大量的文獻關於這方面的報導。

經調研得知，計算輻照室內的劑量分布關係到輻照是否合格的文章較多，大多數文章使用現場監測或公式計算等方法研究輻照場外、迷道與貯源井上的劑量率分布，研究工作主要以MCNP5模擬程式為依託，建立合理並符合實際的MC模型，通過模擬計算，可以得到⁶⁰Co體源在輻照室內外與貯源井上等位置的劑量率分布結果。

研究意義

在計算⁶⁰Co體源周圍空間的劑量率分布時，由於源棒、模擬棒、源架等之間的互相禁止，吸收掉部分能量，加上輻照室的幾何結構複雜等因素，使得公式計算結果與真實值之間存在較大的誤差。利用MCNP5蒙特卡羅程式可以建立比較接近實際的幾何問題模型，並精確模擬計算射線在作用物質中的輸運過程與相互作用結果。通過建立合乎實際的問題模型並對模擬結果進行合理分析，可以得到輻照室內、外劑量率、迷道劑量率分布規律，並對作業人員所受劑量進行安全分析。建立模型分析400萬居里的⁶⁰Co源所需的最薄禁止牆厚度，為輻照室的修建等提供數據參考。通過對貯源井水池在不同失水的情況下貯源井上的輻射水平分析，為工作人員作業提供較合理的指導依據。

利用MCNP5模擬計算，並與點源模擬結果作對比，得出體源與點源在輻照場劑量分布的差別，為蒙特卡羅方法在輻照場體源的禁止設計中得到更好的推廣套用，同時也能為最佳化輻照場的設計、建設提供科學指導，為輻照場的輻射安全評估提供理論指導和依據。

X射線源輻射角及輻射空間劑量分布檢測

利用X射線的穿透特性可以方便地檢測物體內部的損傷，對自行研製的攜帶型XP-II型閃光X射線成像儀在距離射線源30cm處能透過5mm的鋼板進行成像，同時具有體積小、重量輕、便於安裝的優點，已在郵包檢查、公安檢查、探傷檢測進行了多次套用，由於X射線對人體的輻射損傷，就要求對操作人員有一定的安全保證。為了確定系統輻射防護參數，採用熱釋光劑量片對X射線的劑量分布進行了測量，給出了工作人員的安全區域。

檢測儀系統工作原理圖

工作原理和結構

攜帶型X射線成像檢測儀的工作原理是：脈衝X射線源產生脈衝式的X射線照射到所要透射的物體上，經被照射物體吸收透過的X射線照射到增感屏上，通過增感屏轉化為可見光而成像，此時利用高靈敏度的CCD記錄下熒
光屏上的閃光圖像，通過採集卡記錄下圖像，最後計算機將獲得的圖像數據進行處理和顯示。脈衝X射線源是產生輻射劑量的來源，它由脈衝功率驅動源、螺旋高壓發生器、冷陰極閃光X射線管及供電電源組成。它的核心是冷陰極閃光X射線管，又被稱為場發射閃光X射線管。射線源結構如圖1所示，它的工作原理是：脈衝功率驅動源在控制信號的控制下產生直流高壓，為螺旋型高壓發生器充電，螺旋型高壓發生器產生高壓脈衝加在冷陰極閃光射線
管的陽極上，陰極的尖端表明產生了較強的電場從而產生場發射電流，陰極的尖端溫度升高，材料被熔化蒸發，蒸汽被高壓電離，當脈衝場超過一定臨界值引起發生尖端蒸發爆炸，形成陰極閃光。放電時的瞬時電壓和電流分別最高可以達到120kV和10A，脈衝寬度約為100ns。

圖1 脈衝 X 射線源結構圖

輻射效應及防護標準

輻射作用於物體時由於電離作用，將造成生物體的細胞、組織、器官等的損傷，引起病理反應，這一現象稱為輻射生物效應。輻射對生物體的作用是一個極其複雜的過程，生物體從吸收輻射能量開始到產生生物效應，要經歷許多不同性質的變化，一般認為將經歷四個階段的變化，即(1)物理變化階段，持續約10～16s，細胞被電離；(2)物理—化學變化階段，持續約10～16s，離子與水分子作用，形成新產物；(3)化學變化階段，持續約幾秒，反應產物與細胞分子作用，可能破壞複雜分子。(4)生物變化階段，持續約幾十分鐘至幾十年，上述化學變化可能破壞細胞或其功能。輻射生物效應可發生在受照者本身，也可以發生在受照者的後代。

根據射線防護的觀點，全部射線生物效應可以分為隨機效應和非隨機效應兩類。隨機效應是效應的發生率不存在劑量閾值的效應，嚴重程度也與劑量無關，對隨機效應進行定量描述的是危險度和權重因子。輻射防護的目的是防止發生有害的非隨機效應，將隨機效應的發生率限制在被認為是可以接受的水平範圍之內。GB4792-84標準中規定放射性工作人員的劑量限值必須同時滿足兩種限值。為了防止有害的非隨機效應，任何器官或組織所接受的年劑量當量不應超過：眼晶體150mSv，其他器官或組織500mSv。為了限制隨機效應，放射工作人員受到全身均勻照射時年劑量當量不應超過50mSv。對於從事工業X射線、γ射線探傷人員一般只限制均勻照射每年不超過 50mSv。