24Na活度论文：24Na活度252Cf中子源吸收剂量蒙特卡罗

1、24Na 活度论文：24Na 活度 252Cf 中子源吸收剂量蒙特卡罗【中文摘要】利用人体血液中 Na 活化估算中子剂量技术属于生 物物理技术，它能快速准确地推算出受中子照射者所受的吸收剂量，为临床治疗提供依据，也为远期对健康的影响进行危害评价提供参 考。与传统的中子剂量测量方法相比，它具有较高的技术优势和经济 优势，已成为核事故后评价中子剂量的一种重要技术。国外早在 50 年代就对此展开了研究，1952 年 L.H.Hempelmann 和他的同事首次利用 人体的活化作用计算了受照者的中子吸收剂量，其后,六七十年代，美 国阿拉莫斯实验室、美国橡树岭实验室、英国原子能研究所、国际原 子能研究所

2、等单位都对此进行了研究。20 世纪末,国内开始了相关技 术的研究，由于没有系统地开展基础性研究工作，一些基础性实验数 据非常缺乏，目前还没有开展样品形状、样品位置、探测距离、探测 时间、中子源照射时间、照射距离等因素对估算中子剂量系统的影响 特征研究,从而无法得到准确的人体血液 24Na 活度与吸收剂量的关 系。因此,本论文针对上述利用人体血液 Na 活化估算中子剂量相关技 术研究过程中遇到的瓶颈问题，在调研国内外现状的基础上，依托四 川省科技支撑计划项目中子辐照血液检测仪的研制（编 号:07GG010-010）和科技部科技基础性工作专项基于 RBF 算法的 低本底核辐射监测技术与设备研究（编

3、号：2008IM040500）,开展了 基于估算中子剂量技术的影响参数研究。 在自主研发的低本底丫测量 系统的基础上，开展了综合基础研究工作，获得了宝贵的实验数据。实验以 252Cf 中子源照射后的不同 NaCI 溶液作为测量对象，分析研究了 照射时间、照射距离、测量时间等关键因素对测量结果的影响特征，确定了不同测量环境下的最佳测量条件；并采用蒙特卡罗方法模拟计 算得到了一系列的活度-剂量转化系数，从而对提高估算中子剂量技 术的分析精度具有重要的参考和借鉴价值。本文的研究内容和研究成果主要包括以下几方面：(1)利用血液中 24Na 活度推算人体吸收剂 量的理论方法研究。在综合国内外利用血液中的

4、24Na 活度推算人体吸收剂量研究成果的基础上，开展了一系列实验，系统地形成了由血 液中的 24Na 活度推算人体吸收剂量的理论方法。(2)利用蒙特卡罗 方法对实验装置进行了优化设计。通过蒙特卡罗对低本底丫测量系统 的模拟，同一样品探测距离越近，探测效率越高；同体积的样品，探测 效率随样品的高度先增大后降低，并不是底面半径越大，探测效率越 高,当底面半径大于探测器的半径时，探测效率反而降低。 所以 24Na 活度测量时,10ml样品放置于直径 5cm 的塑料培养皿中，直接放置在 探测器上；同时模拟研究了不同照射距离、样品体积、形状等因素对 中子吸收剂量的影响，从而为中子源照射实验提供了初步理论

5、依据。(3)利用实验与蒙特卡罗模拟相结合的方法计算得到了一系列的活 度-剂量转化系数。用 252Cf 中子源照射样品进行实验，通过改变照射 时间、照射距离、测量时间等参数，推导出了不同条件下 24Na 活度与 吸收剂量的关系。在裸锎照射下，样品的活度-剂量转化系数随距离增 大呈指数降低趋势；在经过重水慢化后的锎源照射下，样品的活度-剂 量随距离增大变化不大，平均值为 1.956728E-02 (Gy- ml/Bq),且裸accurately calculate the victims n eutr on absorbed dose.锎照射下的样品活度-剂量转化系数大于经过重水慢化的锎源照射下

6、的样品。相同照射距离下样品的活度-剂量转化系数几乎不随时间变 化,源为裸锎，照射距离 10cm 时,样品的活度-剂量转化系数平均值为 2.09576E-02（Gy - ml/Bq ）;源为经过重水慢化的锎源时，照射距离 20cm 时,样品的活度-剂量转化系数是平均值为 1.616497E-02（Gy - ml/Bq）。本文的创新点主要有以下三点：（1）利用蒙特卡罗方法对实验装置进行了优化设计。（2）利用血液中的 24Na 活度推算人 体吸收剂量，并系统地开展了基础性实验研究工作，获得了多个影响 因素对测量结果的影响特征，优化了测量条件。（3）通过生物物理方 法对人体所受的中子剂量进行估算，由 24Na 放出丫射线的净计数，计 算出放射性比活度，然后进行校正，通过蒙特卡罗模拟与实验相结合 的方法,推导出了不同条件下 24Na 活度与吸收剂量的关系，形成了一 套完整的估算中子剂量的理论体系。综上所述，论文从利用血液中的 24Na 活度推算人体吸收剂量技术的基础理论出发，采用蒙特卡罗方法 模拟得到了低本底丫测量装置最优设计参数，以 252Cf 中子源照射后 的不同 NaCI 溶液作为测量对象，分析研究照射时间、照射距离、测量 时间等关键因素对测量结果的影响特征，在蒙特卡罗模拟的基础上计 算了一系列的活度-剂量转化系数，从而对提高估算中子剂量技术的 分析精度具有重要的参考和借鉴价值。【英