福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站 時(shí) 磊

蒙特卡羅方法對(duì)給定的問(wèn)題建立相應(yīng)的隨機(jī)抽樣模型，并用一系列隨機(jī)數(shù)跟蹤大量粒子歷程的方法完成對(duì)粒子輸運(yùn)的模擬。蒙特卡羅方法在輻射劑量計(jì)算方面應(yīng)用廣泛。為了驗(yàn)證蒙特卡羅程序MCNP在輻射劑量計(jì)算方面的準(zhǔn)確性，本文使用*F6計(jì)數(shù)卡計(jì)算了一些γ放射性核素的空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)，與文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行比較和分析。

1 理論基礎(chǔ)

發(fā)射γ光子的放射性核素的空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)計(jì)算公式為：

其中，K是距離活度為A的γ放射性核素點(diǎn)源r處由光子（包括γ光子、內(nèi)韌致輻射和特征X輻射的光子）造成的空氣比釋動(dòng)能率?？諝獗柔寗?dòng)能率常數(shù)ΓK的單位是Gy·m2·Bq-1·s-1。

由于在空氣中的吸收計(jì)量率D與空氣比釋動(dòng)能率K在數(shù)值上相等，則有

2 計(jì)算過(guò)程與結(jié)果

本文空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)的計(jì)算使用無(wú)屏蔽點(diǎn)源。由于MCNP程序給出的計(jì)算結(jié)果歸于放射源產(chǎn)生的光子，因此在處理結(jié)果的過(guò)程中要考慮到放射源的衰變綱圖。本文使用文獻(xiàn)[1]中的衰變數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計(jì)算。本文與文獻(xiàn)[2]、[3]給出的空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)均只考慮能量大于10keV的光子對(duì)結(jié)果的貢獻(xiàn)。

放射源一次衰變可能產(chǎn)生幾種不同能量的光子，每種光子的絕對(duì)強(qiáng)度也不同。本文利用*F6計(jì)數(shù)卡記錄放射源每次衰變產(chǎn)生的不同能量的光子在距離點(diǎn)源1m處的能量沉積，最終加權(quán)求和得到一次衰變產(chǎn)生的吸收劑量率，通過(guò)公式（2）得到空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)ΓK，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 一些γ放射性核素的空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)ΓK計(jì)算結(jié)果（單位:Gy·m2·Bq-1·s-1）

由表1可知，本文計(jì)算了14種放射性核素的空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)，其中 12種核素與文獻(xiàn)[2]或文獻(xiàn)[3]結(jié)果相對(duì)誤差小于 5%，另外兩種核素與文獻(xiàn)結(jié)果相對(duì)誤差超過(guò) 10%。通過(guò)查閱文獻(xiàn)[1]中的衰變數(shù)據(jù)得知：上述 12種放射性核素衰變過(guò)程中不產(chǎn)生或產(chǎn)生相對(duì)很少的低能光子（<20keV）；存在較大差異的兩種核素衰變過(guò)程中產(chǎn)生較多低能光子（<20keV）。可見(jiàn)核素在放射性衰變過(guò)程中產(chǎn)生較多低能光子（<20keV）會(huì)導(dǎo)致其空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)計(jì)算結(jié)果存在較大差異。這說(shuō)明低能光子（<20keV）在輻射劑量方面的核數(shù)據(jù)庫(kù)還不夠準(zhǔn)確。

本文計(jì)算的空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)與文獻(xiàn)[2]、[3]給出的結(jié)果大部分一致，驗(yàn)證了MCNP程序在輻射劑量計(jì)算方面的正確性和準(zhǔn)確性；少部分結(jié)果相差較大，這是由于核素在衰變過(guò)程中產(chǎn)生較多低能光子（<20keV）造成的。

3 結(jié)論

本文利用MCNP程序計(jì)算了一些γ放射性核素的空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)，并與文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。大部分結(jié)果取得了較好的一致性，驗(yàn)證了MCNP程序在輻射劑量計(jì)算方面的正確性和準(zhǔn)確性。衰變過(guò)程中產(chǎn)生較多低能光子（<20KeV）的核素，其空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)的計(jì)算結(jié)果存在較大差異。

[1] 盧玉楷.簡(jiǎn)明放射性同位素應(yīng)用手冊(cè)[M].上海:上海科學(xué)普及出版社,2004.

[2] 方杰．輻射防護(hù)導(dǎo)論[M]．北京：原子能出版社，1991.

[3] 李士駿．發(fā)射光子的放射性核素各向同性點(diǎn)源的劑量學(xué)常數(shù)[J]．輻射防護(hù)，1999（19）：246-262.