全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
　文章编号 :100028551 (2000) 0620367204
辐照装置剂量场最佳分布对
源棒排布要求初探
曹　宏　陈秀兰　包建忠　王锦荣　高仲林　沈庆康
(江苏里下河地区农业科学研究所　江苏 扬州　225002)
摘 　要 :辐照装置剂量场不均匀度的好坏直接影响到产品质量与照射成本 ,而空场不
均匀度主要是由辐照装置源棒排布决定的。本文结合江苏里下河地区农科所 1989
年、1993 年、1995 年和 1998 年 4 次增源情况 ,对环状辐射源、栅板状辐射源源棒排布
方案的确定进行了探讨。
关键词 :辐照装置 ;源棒排布 ;不均匀度
收稿日期 :1999205217
项目基金 :扬州市科委基金
作者简介 :曹宏 (1963～) ,男 ,江苏里下河地区农科所助理研究员。从事辐射剂量及辐射加工方面研究
对一个工业规模的辐照室来说 ,提高源的利用率是极其重要的问题。因为源的投资往往
占了整个装置投资费用的一半以上 ,因此设计人员更应考虑到射线的能量利用率 ,特别是装源
源架合理设计及辐照装置剂量场最佳分布 ,它直接影响到产品质量与辐照成本。
一般辐照装置的设计装源能力大都大于实际装载水平 ,随着加工量增大或由于衰变常需
不断增容和扩容 ,在不同活度源棒同时存在的情况下 ,如何排列才能获得理想的剂量场分布乃
是辐照装置设计中的技术难题。本文拟结合我所 1989 年、1993 年、1995 年和 1998 年 4 次增
源情况对环状辐射源、栅板状辐射源源棒的排布方案的确定进行探讨。
1 　辐照装置
我所钴室始建于 1975 年 ,于 1985 年进行了改造扩建 ,钴室由圆形辐照室、迷道、操作室、
产品存放室等组成 ,辐照室为内径 7m、高 417m 的圆柱形筒体 ,其中央是直径 112m、深 4m 的
贮源井 ,上面加盖厚 16mm、长宽均为 214m 的钢板 ,中间留有豁口 ,上面装有网状防护罩 ,以保
障安全升降源。
1989 年、1993 年我所60Co 辐射源架为环状型 ,半径 26cm ,贮源管为活动可卸式 ,有效长度
50cm ,计 22 根 ,每根可装国产源 (<15 ×90mm) 5 根 ,装源情况见表 1。
1995 年增源时 ,我所为满足辐照产品对剂量场的要求 ,将环状辐射源改为单栅板状辐射
源 ,贮源管仍为活动可卸式 ,有效长度 65cm ,计 28 根 ,每根可装国产源 7 根 (<15 ×90mm) ,栅
板有效尺寸为高 65cm ×宽 88cm ,装源情况见表 2。
763　核 农 学 报　2000 ,14 (6) :367～370Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
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表 1 　环状型辐射源源架装源情况
源的情况 1989 年 8 月 1993 年 2 月
规格 (mm) Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90
数量 (根) 40 14 28 26 40 14
活度 ( TBq) 37145 34164 34164 31188 23163 21186
表 2 　栅板状辐照源源架装源情况
源的情况 1995 年 11 月 1998 年 7 月
规格 (mm) Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90 Φ15 ×90
数量 (根) 42 54 40 14 22 16 42 48
活度 ( TBq) 35178 23194 16128 15173 54139 46139 25175 17124
2 　源的排布方法及剂量场的测量
我所使用的国产源经数次增源后源棒根数较多 ,活度不一、相对均较低 ,用电脑排源较困
难 ,排源必须结合源架结构、源棒的根数 ,活度对剂量场的影响等综合考虑 ,经多次实践总结如
下方法。
211 　对环状源
根据点源辐射的分布规律照射量率 X = AΓ/ r2 (式中 A 为点源的活度 , r 为场点到源点
的距离 ,Γ为γ射线照射量率常数) ,采用十字对称 ,相互搭配 ,上、下对称的方法进行源棒编
排。
212 　对栅板源
根据栅板状辐射源可看成由线源组成的平板源 ,空间任意点的照射量率为各线源对该点
照射量率贡献之和 ,采取 4 边强 ,中间相对弱 ,上下左右相对称 ,兼顾其它 ,适当调整的方法进
行源棒编排。
排源时还必须考虑下次增源时操作方便 ,同一年份、同一活度源尽可能在同一根源管中 ,
每根源管要排满 ,源棒根数少时用假源 (有记号的铝棒)代替。
排源方案确定后 ,可用微机进行剂量场不均匀度理论计算 ,以便选择最佳方案。
213 　剂量场测量
根据国家计量检定规程 (JJ G591289) 增源后必须对剂量场进行测量。测量前首先确定源
的实际提升高度 ,可用一绳扣在导行线较低位置 ,提升源时使该绳随源架提高 ,源到位后 ,绳的
高度即为源管最上一根源棒与地面的高度 H。
对环状源 ,测点布置在以源几何轴线 1～16 等分的点上 ,高度分别为 Hcm、( H225) cm、( H2
50) cm 的 48 个点进行测量。
栅板状源可预先选一块三合板 ,在上面准确地画出与栅板有效尺寸相同的长方形 ,并将方
形的长和宽分别划成 1～7 等分和 A2E 等分 ,各交叉点为测点放置剂量计 ,三合板放置距源几
何中心平面 1m 且平行于源几何中心平面上。
剂量计为按 GB139289 中规定的步骤配制硫酸亚铁剂量计。
863 核　农　学　报 14 卷
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3 　结果与讨论
增源后环状辐射源、栅板状辐射源空场剂量不均匀度测量结果如表 3 和表 4。
1995 年我所用微机编制的计算程序参考面上计算值与实测值两者平均偏差 ±119 % ,最
大偏差小于 5 %。
表 3 　环状辐射源剂量场不均匀度测定值 ( Gy/ min)
测点编号
1989 年 8 月增源
Hcm H225cm H250cm 1993 年 2 月增源Hcm H225cm H250cm
1 7171 8100 7169 12180 14110 13128
2 7185 8113 7169 12170 13162 12180
3 7105 7156 7106 12128 13117 12141
4 7138 7179 7144 12190 13112 13132
5 7175 8186 7167 12104 12194 12123
6 6170 6198 6180 11195 12177 12103
7 7100 7132 7104 12117 12199 12121
8 7135 7154 7118 11185 12162 11177
9 6187 7125 6182 12140 13113 12128
10 6181 7161 7113 12158 13144 13133
11 7169 8100 7132 13106 13145 12188
12 7148 7187 7111 13125 14103 13113
13 8126 8165 8109 13102 13197 13107
14 7141 8100 7134 12194 14137 13137
15 7169 8111 7179 13145 14139 13177
16 7190 8160 8107 13114 13188 13116
U0 = 1132 < 115 U′0 = 1122 < 115
表 4 　栅板状辐射源剂量场不均匀度测定值 ( Gy/ min)
编号
1995 年 11 月增源
1 2 3 4 5 6 7
1998 年 7 月增源
1 2 3 4 5 6 7
A 15111 14188 17125 15152 15125 15112 13162
B 15148 16131 16172 17148 16139 15179 14186
C 16112 17118 17120 16180 17111 16117 14194
D 15167 16156 16165 16176 16198 17133 15119
E 15103 15119 16167 16113 16163 15125 14150
U0 = 1128 < 115 13147 14171 14180 14193 14180 14180 1313414149 15155 15155 16100 16100 15164 1416713187 15164 15164 15184 15173 14171 1414913116 14131 15147 15151 15120 14189 1316112194 14131 15117 14167 14100 13147 12132U′0 = 1130 < 115
11从表 3 可见环状源着点源 ,采用十字对称等方法编排空场剂量场不均匀度为 V0 =
1132 ,V′0 = 1122 ,均小于 115 ,排源是正确的。
21 从表 4 可见 ,栅板状源看成由线源组成的平板源 ,采用 4 边强 ,中间相对弱等方法编
排 ,空场剂量场不均匀度 V0 = 1128、V′0 = 1130 均小于 115 ,符合计量检定规程。
31 用微机编程计算空场不均匀度可提前论证排源的可行性 ,为最佳方案的选择提供可靠
的定量依据。
41 在源棒的排布上 ,大胆采用装假源的方式 ,有利于源棒的合理分布。
51 我所的这种排源方式 ,简化了排源过程复杂的程序 ,但对今后更加复杂排源要求如何
963　6 期 辐照装置剂量场最佳分布对源棒排布要求初探
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保证剂量场最佳分布还有待进一步研究。
参考文献 :
[ 1 ] 　王立吉. 计量基础. 北京 :中国计量出版社 ,1993 ,143～144
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[ 3 ] 　李承华. 辐射技术基础. 北京 :原子能出版社 ,1988 ,268
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[ 6 ] 　包建忠 ,等. 钴室剂量分布的测定与理论计算. 核农学报 ,1998 ,12 (6) :369～371
A PREL IMINARY APPROACH TO RELATION BETWEEN THE OPTIMUM
DOSE FIELD DISTRIBUTION OF IRRADIATION
INSTALLATION AND ARRANGEMENT OF
RADIATION SOURCE BAR
CAO Hong 　CHEN Xiu2lan 　BAO Jian2zhong 　WAN G Jin2rong
GAO Zhong2lin 　SHEN Qing2kang
( Jiangsu A gricult ural Science Research Instit ute of L i xiahe A rea , Jiangsu prov . Yangz hou 　225002)
073 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
2000 ,14 (6) :367～370