基于蒙特卡罗方法的反照中子剂量计刻度-上海应用物理研究所.PDF

第 38 卷 第 1 期 核 技 术 Vol.38, No.1 2015 年 1 月 NUCLEAR TECHNIQUES January 2015 基于蒙特卡罗方法的反照中子剂量计刻度 张国庆 1 李鹏波 2 李长园 1 蔡 军 1 夏晓彬 1 1 （中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区 上海 201800 ） 2 （中国原子能科学研究院 北京 102413 ） 摘要 反照中子剂量计通过测量由人体反散射到剂量计中的能量较低的中子来提高探测效率，但其响应会受到 中子辐射场条件的影响。不同辐射场在中子能谱、散射条件方面有很大差别，因此，中子剂量计的响应往往需 要针对不同的辐射场进行刻度，以建立读数和剂量之间的关系。本文通过使用蒙特卡罗方法对 Alnor 型反照中 子剂量计在不同的乏燃料暂存设施中子辐射场内的响应进行刻度，给出了相对于参考辐射场响应的相对刻度因 子。模拟计算结果表明，用于反应堆和线性加速器的刻度因子可以用于 Alnor 剂量计在乏燃料暂存设施内辐射 场的响应进行刻度。 关键词 中子辐射场，热释光剂量计，反照，Alnor ，刻度，蒙特卡罗 中图分类号 TL818 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.010501 6 和 7 都能够用于探测 和 射线，同时 中子辐射场通常比较复杂，能谱分布、散射条 LiF LiF β γ 6 还能够通过 6 3 反应来测量中子。常用 件等因素会对剂量计的响应造成较大影响。不同辐 LiF Li(n,α) H 的热释光剂量计(Thermoluminescence Detector, TLD) 射场的中子响应会有很大不确定性。在实际工作中 使用 TLD-600 和 TLD-700 探测器，其中 TLD-600 往往需要对剂量计在每个中子辐射场的响应进行刻 主要由 6LiF 组成，TLD-700 主要由 7LiF 构成。由 度，给出剂量计响应相对于参考辐射场响应的相对 于中子和 6Li 发生(n,α)反应的截面随着能量的升高 刻度因子，从而对读数进行校正得到较为准确的剂 迅速下降，在实际应用中使用的中子剂量计主要测 量数据。中子剂量计的刻度通常使用实验方法进行， 量来自人体的反散射中子，也就是通常所说的反照 本文探讨使用基于蒙特卡罗方法的模拟计算方法进 中子剂量计。经过人体对入射中子的慢化，反散射 行刻度，具体针对 Alnor 型反照中子剂量计在德国 中子的能量主要集中在热能区，这样能够改善剂量 菲利普斯堡核电站乏燃料暂存设施[3]和中国科学院 计的中子响应。 上海应用物理研究所设计的固态燃料钍基熔盐实验 作为一种通用反照中子剂量计， 剂量计[1] 堆[4] （简称固态熔盐堆）乏燃料暂存设施内中子辐 Alnor 使用两个 热释光探测器 图 ， 射场的响应进行模拟计算与刻度。 TLD-600/TLD-700 ( 1) 剂量计外壳为含硼中子吸收材料，前后各有一个中 子窗，分别用于测量入射和反照中子。在中子、γ 1 实验刻度方法 混合辐射场中，通过不同探测器之间的相互校正， 德国卡尔斯鲁厄研究中心（现已合并到卡尔斯 型中子剂量计可以给出中子和 的剂量。 Alnor γ 鲁厄理工学院）的研究