论文题目: 核设施环境辐射连续监测的高气压电离室研制中若干问题的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 辐射防护与环境保护
作者: 王红艳
导师: 董柳灿,肖雪夫
关键词: 高气压电离室,蒙特卡罗方法,能量响应特性,能量探测下限,量程
文献来源: 中国原子能科学研究院
发表年度: 2005
论文摘要: 建立核设施环境γ辐射连续监测系统的目的在于实现环境常规γ辐射、核事故早期报警及核事故应急的监测。本研究选用高气压电离室型探测器建立核设施环境γ辐射连续监测系统,在高气压电离室研究及应用的基础上,开展提高空气吸收剂量率测量准确度和灵敏度,改善能量响应特性,降低能量探测下限,拓宽量程等问题的研究。 研究采用理论计算和实验验证相结合的方法,其中理论计算采用蒙特卡罗方法（以下简称M-C方法）,实验在国防科工委放射性计量一级站（以下简称计量站）标准辐射场进行。 采用M-C方法的目的是进行电离室响应的模拟计算,通过对壁材料、壁厚度、气体材料、充气压力、收集极、电离室体积、形状、屏蔽材料、屏蔽厚度面积等因素对电离室响应影响的大量模拟计算,研究改善电离室特性。选用MCNP4B程序完成M-C方法计算,MCNP4B程序具有程序简便,图形输出的特点。 在标准辐射场进行实验的目的在于: （1） 在连续谱过滤x辐射系列低能标准辐射场、钴(60Co)、铯(137Cs)γ中能参考辐射场、6129～7115keV准单能γ高能参考辐射场刻度高气压电离室的响应因子和检测能量响应特性,研究在不同能量段、不同辐射源、一定几何条件下的标准辐射场刻度高气压电离室的响应,给出方法不确定度。 （2） 验证MCNP4B程序计算高气压电离室响应的模拟计算模型。研究运用M-C计算模型在低、中、高能标准辐射场若干能量点,计算了球形不锈钢壁高气压充氩电离室、球形铝壁高气压充氮电离室、圆柱形不锈钢壁高气压充氩电离室的响应,在标准辐射场对上述计算结果进行了实验验证。 （3） 验证改善电离室特性的M-C计算结果。研究在改善电离室性能方面重点做了降低能量探测下限和改善能响的工作,建立了相应的M-C模拟计算模型,并进行了上述目的的优化计算,对上述结果进行了实验验证。 （4） 宽量程实验。当前国内外环境连续监测仪实现宽量程测量的方法有两种:Ⅰ、采用大小双探头,分别测量低高剂量率,通过电子学部分的切换实现宽量程连续监测:Ⅱ、用一个探头,在电子学线路部分采用多档转换,在低剂量率时采用低电压,在高
论文目录:
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英文摘要
引言
1 概述
1.1 目的意义
1.2 核设施环境连续监测系统的国内外状况
1.3 与电离室有关的研究进展
1.4 蒙特卡罗方法及进展
1.5 论文主要研究内容及创新点
2 原理
2.1 高气压电离室工作原理
2.2 计算高气压电离室响应的经验方法原理
2.3 计算高气压电离室响应的M-C方法原理
2.3.1 M-C模拟光子、电子输运的原理
2.3.2 M-C模拟计算高气压电离室空气吸收剂量率响应的原理
2.4 高气压电离室主要性能
3 M-C方法模拟高气压电离室响应的建模及计算
3.1 建立M-C方法模拟高气压电离室响应的计算模型
3.1.1 MCNP4B程序的输入
3.1.2 能点参数
3.1.3 电离室参数
3.2 γ辐射在电离室内的能量沉积的M-C模拟计算
3.3 球形不锈钢壁高气压充氩电离室响应的M-C模拟计算
3.3.1 计算结果
3.3.2 计算结果不确定度分析
3.4 球形铝壁高气压充氮电离室响应的M-C模拟计算
3.5 圆柱形不锈钢壁高气压充氩电离室响应的M-C模拟计算
3.6 小结
4 高气压电离室响应的实验验证
4.1 实验刻度高气压电离室的辐射场
4.1.1 高能辐射场
4.1.2 中能辐射场
4.1.3 低能辐射场
4.2 实验布置
4.3 实验结果及误差分析
4.3.1 高能段实验结果及误差分析
4.3.2 中能段实验结果及不确定度分析
4.3.3 低能段实验结果及不确定度分析
4.4 实验结果对M-C模拟计算模型的验证
4.4.1 高能段的验证
4.4.2 中能段的验证
4.4.3 低能段的验证
4.4.4 铝壁电离室实验结果及验证
4.4.5 圆柱形电离室实验结果的验证
4.5 小结
5 高气压电离室性能改善的研究
5.1 高气压电离室测量准确性的探讨
5.1.1 不同工作气体的能响曲线
5.1.2 不同壁的能响曲线
5.1.3 空气等效性与空气吸收剂量率测量准确性
5.2 灵敏度性能的改善
5.2.1 壁材料、壁厚对灵敏度性能影响的M-C模拟计算
5.2.2 气体种类、气压对灵敏度性能影响的M-C模拟计算
5.2.3 体积对灵敏度性能影响的M-C模拟计算
5.2.4 收集极尺寸对灵敏度性能影响的M-C模拟计算
5.3 能量探测下限性能的改善
5.4 能量响应的改善
5.4.1 能响修正的目标
5.4.2 惯用做法及局限
5.4.3 改善能响的M-C模拟计算
5.4.3.1 屏蔽层的M-C模拟计算
5.4.3.2 屏蔽片的M-C模拟计算
5.5 对改善能响的M-C计算模型的实验验证
5.6 M-C模拟计算在改善电离室性能设计中的应用
5.7 小结
6 拓宽大剂量率测量量程
6.1 实验
6.1.1 标准辐射场
6.1.2 实验用静电计
6.1.3 实验用电离室
6.2 饱和特性曲线
6.3 电离室输出电流和剂量率之间的函数关系
6.3.1 电离室输出电流和剂量率之间的线性关系
6.3.2 电离室输出电流和剂量率之间的非线性关系
6.4 大剂量率宽量程的实现
6.5 小结
7 结论及建议
致谢
参考文献
附件
发布时间: 2005-12-05
参考文献
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