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《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》 2018年
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粒子加速器感生放射性研究

徐翀  
【摘要】:粒子加速器的感生放射性是加速器辐射防护一项基础内容。在粒子加速器的设计,运行以及退役阶段都需要对其感生放射性进行研究。这些研究结果都是粒子加速器辐射防护重要数据,对加速器设计运行都具有重要意义。本论文所研究内容主要包括两个方面:放射性核素活度和残余剂量率。研究方法包括理论计算,实验研究,蒙特卡罗模拟。研究对象包括粒子加速器部件,灰尘,实验终端内空气以及冷却水。粒子加速器感生放射性实验研究是在兰州重离子研究装置(HIRFL)展开的。基于高纯锗γ谱仪,对SFC静电偏转板和加速器冷却水的感生放射性进行研究。分别鉴别了静电偏转板高压电极、切割板以及偏转板外侧灰尘中的长寿命核素,并计算其活度大小。同时,利用Fluke的451P电离室巡测仪测量静电偏转板残余剂量率分布。粒子加速器部件的感生放射性对工作人员产生了不可忽视的辐射风险。另外,在SFC、SSC冷却水净化系统中树脂中的发现了铜的活化产物以及~7Be。基于低本底液体闪烁测量仪,搭建了加速器冷却水氚实验装置,并且完成了SFC、SSC冷却水中氚活度浓度测量工作。实验结果表明,SFC、SSC冷却水中氚的活度浓度略高于加速器冷却水本底水平。通过上述实验研究,得到加速器常用材料、加速器冷却水以及空气气溶胶中产生的对残余剂量率贡献显著的长寿命放射性核素种类。基于加速器物理人员给出的初步设计参数,利用经验公式计算实验靶上产生的放射性核素总活度以及不同冷却条件下束流垃圾桶产生的残余剂量率。通过将计算结果与FLUKA模拟结果进行比较,验证了FLUKA在模拟分析HIAF高能辐照终端感生放射性的可靠性。利用FLUKA蒙特卡罗模拟软件对HIAF高能辐照终端感生放射性进行初步系统研究。计算内容包括束流垃圾桶,冷却水管道、冷却水以及该终端内空气中产生的主要放射性核素活度。同时,还分析了束流垃圾桶,冷却水管道中放射性核素的深度特性。结合加速器运行情况,分析高能辐照终端连续运行100天后,在不同冷却时间下,高能辐照终端内残余剂量率的分布情况。研究结果表明在该模型参数条件下,实验靶和束流垃圾桶的感生放射性水平略高,有必要对其进行优化。
【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】:2018
【分类号】:TL50

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