CiADS质子加速器屏蔽层外环境介质次级放射性分析

发布时间：2020-05-23 15:38

【摘要】：由中国科学院近代物理研究所负责设计和建设的加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)将建于广东省惠州市。作为一个核装置,CiADS质子加速器运行过程中,会因束流损失等原因在隧道屏蔽层外产生一个以中子为主的次级粒子场,中子与环境介质(岩石、土壤和地下水等)长期作用,会产生放射性核素,造成次级放射性影响。因此,评估CiADS质子加速器屏蔽层外环境介质内的次级放射性水平不仅对公众健康有着重要意义,对屏蔽设计以及退役后土地的再利用也具有一定的指导作用。本文围绕CiADS质子加速器因束流损失产生的次级中子活化环境介质问题,系统地分析了CiADS质子加速器屏蔽层外环境介质内次级放射性核素的产生机理、分布特点、变化规律及其影响因素等。本论文完成了以下工作。首先,分析卵石样品辐照前的本底放射性、元素成分和密度等信息。然后利用~(241)Am-Be中子源对环境中常见的卵石材料进行了辐照实验,测量和分析辐照后卵石样品内产生的~(24)Na、~(54)Mn和~(56)Mn等放射性核素的比活度,同时,利用Geant4模拟中子辐照实验。实验和模拟结果显示,~(24)Na比活度在几十到几千Bq?kg~(-1)范围内,~(54)Mn的比活度在几十Bq?kg~(-1)范围内,~(56)Mn的比活度在几十到几百Bq?kg~(-1)范围内,~(27)Mg比活度在几千Bq?kg~(-1)范围内。此外,利用Geant4模拟1 W/m均匀束流损失条件下,CiADS质子加速器高能传输段(HEBT)以及其升级到600 MeV或1.2 GeV后,隧道底部和左侧混凝土屏蔽层外的中子能谱以及土壤、卵石和地下水等环境介质因中子活化产生的次级放射性核素的饱和比活度。研究结果表明,CiADS质子加速器运行期间束流损失产生的中子泄露到屏蔽层外活化环境介质产生的放射性核素活度浓度将远低于GB18871-2002和美国NCR规定的豁免水平,长期造成次级放射性影响的核素主要是:~3H,~7Be,~(22)Na,~(54)Mn和~(55)Fe等。
【图文】：

国际,辐射单位,辐射防护体系,剂量限值

简称UNSCEAR)）等辐射防护权威组织近一个世纪以来发表的一系列报告中体现。图2.1 给出了按 ICRP 系列报告区分的国际辐射防护体系演变的三个阶段[18]。图 2.1 国际辐射防护的演变Figure 2.1 The evolution of international radiation protectionICRP 是从专家的角度研究核辐射对人体的伤害以及提出忠告和相关预防措施的非盈利国际学术组织。ICRU 则是一个基于发展对物理量、辐射单位与放射性的国际性容许建议，以及统一度量程序与物理数据为目的的标准化组织。ICRP于 1977 发表辐射剂量当量限度值（Publ.26），但这些剂量限值是防护量，不能直

放射防护

第 2 章辐射防护基础，ICRU 推荐了一套可以测量的实用量，如周围剂量剂量当量。为了把实用量与防护量联系起来，ICRP射放射防护中使用的数据》。1990 年 ICRP 又提出新量限度值（Publ.60），，而且改变了防护量的内涵。1起草并通过了第 74 号出版物《外照射放射防护中使用1 号出版物。依据新的建议书建立由注量、比释动能和实用量到新的防护量的换算系数。利用该报告的场监测结果方便地计算出工作人员所受的剂量。图 2护量和 ICRU 定义的常用实用量的联系[19]。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TL503

【参考文献】