HIMM辐射防护系统设计与研制

发布时间：2017-12-08 07:19

  本文关键词：HIMM辐射防护系统设计与研制

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【摘要】：重离子束与常规放疗用的轻粒子射线相比,具有在人体中的能量损失集中于射程末端的物理学特性和高的相对生物学效应,是当今国际上最先进、最科学和最有效的放疗手段。在重离子束临床放射治疗中,重离子束及由其损失、治疗时与物质相互作用产生的次级辐射将会对工作人员、公众及环境带来潜在的辐射危害。因此,为保护人员及其后代的健康与安全,保护环境,本论文针对中国科学院近代物理研究所自主研发的医用重离子加速器——HIMM,研制完成了与其配套的辐射防护系统,主要包括屏蔽设计、剂量监测及人身安全联锁系统。在医用重离子加速器运行时,C束与物质相互作用会产生“瞬时”辐射与“剩余”辐射。瞬时辐射包括初级辐射及其与靶材料或加速器的结构材料相互作用产生的γ射线和中子等次级辐射,它们决定了HIMM的屏蔽厚度;剩余辐射来自感生放射性中的光子和β射线,它们是加速器工作人员所受照射的主要来源。本论文在广泛调研的基础上利用蒙特卡洛程序FLUKA对医用重离子加速器常用能区的辐射源项进行了模拟计算,并在此基础上利用分析计算方法及蒙特卡洛模拟计算方法进行了HIMM的屏蔽设计及验证,同时给出了各辐射区域的辐射剂量分布。根据HIMM瞬时辐射场是一个混合辐射场、脉冲场,主要成分是中子和光子的特性,本论文研制了宽能谱中子雷姆仪,提高了对高能中子的灵敏度;同时研制了用于剂量数据采集传输的数据采集单元。在此基础上,研制完成了HIMM区域辐射剂量监测系统。为防止人员进入束流可以到达的区域,同时防止束流进入人员可以进入的区域,本论文在广泛调研的基础上,利用当前不断进步的工业控制技术及信息技术,完成了HIMM人身安全联锁系统及PLC系统、钥匙箱等部件的研制。本论文中HIMM辐射防护系统的设计已通过国家环保部组织的环境影响评价,系统研制完成后已通过联合调试,达到了目标性能要求。
【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】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL751

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本文编号：1265521