尾矿砂豁免标准制定理论研究及辐射防护材料优化设计

发布时间：2017-09-03 02:11

  本文关键词：尾矿砂豁免标准制定理论研究及辐射防护材料优化设计

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【摘要】：尾矿砂属于天然放射性物质(NORM),大都伴随着γ射线的发射,必须对其进行监督管理。本文从尾矿砂再利用标准研究着手,讨论了我国尾矿可豁免排放的标准;接着从辐射防护角度展开研究:首先考虑γ辐射防护问题,最后上升到更为杂的n-γ混合场辐射防护问题,从机理出发重点分析了不同材料间对射线造成辐射防护差异的原因,并对材料组分进行优化。主要研究内容与成果总结如下:(1)从光滑均匀无限大理想体源着手,通过贝克公式和蒙特卡罗计算得出核素厚度浓度与吸收剂量率间的转换关系,考虑模型尺寸、含水量等因素的影响对转换系数进行了修正,参考IAEA和ICRP相关文件,提出我国尾矿豁免标准,结合有效厚度等参数提出现场模型几何参数进行现场验证实验并取样进行实验室分析。结果表明:现场数据与实验室数据符合较好。(2)采用WinXCom软件对γ辐射防护功能粒子的辐射防护性能进行模拟计算,重点讨论了不同材料中的射线能量与质量衰减系数间的关系及材料吸收边效应。结果表明:所模拟材料对低能入射γ射线均有弱吸收区和强吸收区,可以通过吸收边互补原理弥补材料的弱吸收区,且两种材料的吸收边越接近,互补效果越明显。(3)采用MCNP程序进行模拟,计算不同组合材料的γ辐射屏蔽性能随组分比的变化情况。结果显示:通过改变组分间的质量比可得到具有最优防护性能的屏蔽材料;所模拟材料对低能射线防护效果优于相同厚度的纯铅。(4)采用MCNP程序对反应堆裂变源235U进行模拟,计算不同材料对不同能量中子的辐射防护能力,选择多种材料进行组合通过遗传算法结合MCNP模拟对材料的组分进行优化计算,结果表明:对于能量高于3MeV的中子,中重材料的慢化效果好于轻氢材料,而对能量分布于0.5eV-1MeV的中子情况则反之,中重金属对热中子几乎没有慢化能力;遗传算法可用于防护材料的优化设计。
【关键词】：尾矿砂 辐射防护 蒙特卡罗方法 优化设计
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD926.4;TL7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 粒子与物质的相互作用11-17
• 1.2.1 电离辐射场11-12
• 1.2.2 带电粒子与物质的相互作用12-13
• 1.2.3 不带电粒子与物质的相互作用13-17
• 1.3 辐射防护中的基本概念17-18
• 1.3.1 转移能和比释动能17
• 1.3.2 授予能和吸收剂量17-18
• 1.4 模拟及计算方法简介18-21
• 1.4.1 蒙特卡罗方法及MCNP简介18-20
• 1.4.2 WinXCom计算软件简介20-21
• 1.5 尾矿砂简介21-22
• 1.5.1 尾矿砂的危害21
• 1.5.2 尾矿砂放射性与再利用研究21-22
• 1.6 辐射防护材料研究现状22-25
• 1.6.1 X/γ 射线辐射防护材料研究现状23-24
• 1.6.2 中子辐射防护材料研究现状24
• 1.6.3 中子n-γ 混合场辐射防护材料研究现状24-25
• 1.7 本文的研究内容及主要创新点25-26
• 1.7.1 研究内容25
• 1.7.2 创新点25-26
• 第二章 尾矿砂豁免标准制定中的理论研究26-47
• 2.1 引言26
• 2.2 方法及理论26-35
• 2.2.1 尾矿砂的组成与密度分析26-27
• 2.2.2 剂量率与活度浓度间的转换系数及修正27-34
• 2.2.3 现场模型的建立34-35
• 2.3 尾矿豁免水平的提出35-37
• 2.4 现场实验验证37-46
• 2.4.1 现场检验要求及流程37-39
• 2.4.2 现场验证实验39-46
• 2.5 本章小结46-47
• 第三章 γ 射线辐射防护计算47-64
• 3.1 引言47
• 3.2 辐射防护功能粒子的筛选47-50
• 3.3 辐射防护功能粒子的优化组合50-54
• 3.4 蒙特卡罗（M-C）计算模拟54-55
• 3.4.1 模拟模型54
• 3.4.2 模拟实验方案54-55
• 3.5 计算结果与讨论55-63
• 3.5.1 透射系数与元素质量比关系曲线55-60
• 3.5.2 γ 屏蔽材料设计60-63
• 3.6 本章小节63-64
• 第四章n-γ 混合场屏蔽材料的选择及优化设计64-75
• 4.1 引言64-65
• 4.2 方法及理论65-68
• 4.2.1 M-C输入文件的定义65-66
• 4.2.2 遗传算法及计算流程66-68
• 4.2.3 模拟方案68
• 4.3 计算结果与讨论68-74
• 4.4 本章小结74-75
• 第五章 总结与展望75-78
• 5.1 总结75-76
• 5.2 展望76-78
• 参考文献78-86
• 致谢86-87
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文87-88
• 附录一88-89
• 附录二89-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：782241