全 文 ：钴室剂量分布的测定与理论计算
包建忠 曹 宏 陈秀兰 孔 勇
(江苏省里下河地区农业科学研究所 扬州 225002)
张炳岳 张礼华 汪颖梅
(扬州大学师范学院 扬州 225002)
本文介绍了我所 3167 ×1015Bq 钴室剂量场的测定与理论计算方法 ,并将实测与
理论计算结果进行了比较 ,符合很好。
关键词 :辐照源 剂量分布 理论计算
此文于 1997 年 8 月 22 日收到。
前 言
随着辐射加工技术的推广应用 ,辐照产品质量已倍受人们关注。而确保产品质量的关键
是通过吸收剂量的控制得到的。剂量测量是产品质量最有效的监测手段 ,它的准确性直接影
响到产品质量和辐照成本。根据国家计量检定规程 JJ G591289 要求 ,当辐照源的活度与结构、
运行参数、产品密度以及其它可能影响剂量分布的因素发生变化时 ,应重新测定剂量分布。然
而 ,在日常辐照过程中 ,随时确定剂量场任一点的剂量比较困难 ,且费时费力。所以 ,建立一套
完整实用并经实践检验正确的理论计算方法来确定剂量场中的任一点剂量率 ,已成为辐照加
工中面临的重要课题。
实验条件和方法
辐照源 本辐照装置为单板源 ,实装源活度 3167 ×1015Bq ,源架用不锈钢材料制成 ,尺寸
为 65cm ×95cm ,共有 28 根装源管 ,每根装源管装 7 根源棒 ,源棒为国产源 (Φ15mm ×90mm) ,
具体排列如图 1 所示 ,辐照源有效活度面积 40cm ×88cm ,源中心距地面 80cm。
剂量计和仪器 剂量计为硫酸亚铁剂量计 ,按照 GB139289 中规定的步骤配制 ,与国家剂
量服务保证体系进行比对 ,偏差在 ±3 %以内 ,测量仪器为 U23200 紫外可见分光光度计、微量
石英液杯 (液杯光程长为 0101cm) 、TD18 分析天平、TG271 工业天平及温度控制仪表等。
测试方法 按国家计量检定规程 JJ G591289 要求 ,在距源几何中心平面 1m 处 ,选 1 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 ,并将长方形的长和宽分别划成 7 等分
和 5 等分。在各交叉点上放置硫酸亚铁剂量计进行辐照 ,辐照时间因钴源活度及剂量计测量
范围而定。测量结果见表 1。
963 核 农 学 报 1998 ,12 (6) :369～371Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
A
A
E
A
E
A
A
A
E
A
E
A
E
A
A
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B
B
E
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B
B
B
B
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B
B
B
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C
B
C
E
B
C
B
D
D
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D
D
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C
C
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B
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B
B
B
C
C
E
C
E
C
C
A
E
A
E
A
E
A
中
心
轴
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
A
E
A
E
A
E
A
C
C
E
C
E
C
C
B
B
B
E
B
B
B
C
C
E
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C
C
C
C
C
C
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C
C
C
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D
D
D
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D
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C
E
C
C
C
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B
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B
B
B
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B
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B
B
A
E
A
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E
A
A
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A
E
A
E
A
A
E
A
E
A
E
A
A
A
E
A
E
A
A
图 1 源棒排列示意图
A11995 年源 ,42 根 ,活度 3158 ×1013Bq ;B11993 年源 ,54 根 ,活度 7139 ×1013Bq ;
C11989 年源 ,40 根 ,活度 1136 ×1013Bq ;D11986 年源 ,14 根 ,活度 1157 ×1013Bq ;
E1 假源 46 根 (铝棒)
剂量分布的理论计算方法
设测点至栅板源平面的垂直距离为 R0 ,栅板上两根源管的间距为 a ,源管中上下两源棒
中心间距为 b ,测点在栅板平面上投影点与任一源棒水平间隔内源管的数目为 i ,与任一源棒
竖直间隔内源棒的数目为 j ,投影点超出栅板边缘的水平距离为 L a ,超出竖直的距离为 L b ,投
影点偏离源棒中心点的距离为 b′,则栅板上任一点源离测点的距离 R 可表示为 :
R = R20 + ( L a + i ·a) 2 + ( L b + j ·b ±b′) 2
此时即可利用点源的辐射量率求解公式算出每根源在该点的辐照量率 ,将所有的源棒求
和 ,并考虑照射量到吸收剂量的转换因子 F ,以及源管自吸收的修正 ,可得出空间任意点任意
时刻的吸收剂量率 D。
ÛD = ∑
i , j
{ Q i , j ·Kr ·e -
L n2
T1/ 2
t ·r [ R20 + ( L a + i ·a) 2 + ( L b + j ·b ±b′) 2 ]}
式中 T1/ 2为60Co 的半衰期 , t 为衰变时间。这样 ,只要编制一个计算程序 ,即可算出辐照
装置剂量场的分布。
实测与理论计算结果比较
将实验测量与理论计算结果进行比较后 ,得到了如表 1 所示的检验结果。
分 析
11 由表 1 可见 ,计算值与实测值符合得很好 ,两者平均偏差仅 ±119 %、最大偏差也不超
过 5 % ,这种用理论计算确定剂量场的方法是切实可行的 ,完全可以满足实际应用的精度要
求。
21 用微机进行理论计算确定剂量场的方法不仅是辐射日常剂量的要求 ,而且在倒装源 ,
073 核 农 学 报 12 卷
栅板源重组 ,选择最佳排布方案时更是不可缺少的手段。利用该软件处理法可快速方便地算
出剂量场分布 ,为最佳方案的选择提供可靠的定量依据。
31 在实际运用该方法时 ,应考虑辐照产品的减弱系数 ,产品辐照的均匀性 ,必须通过剂量
计进行跟踪测量。
表 1 距栅板源平面 1m处剂量场的理论值与实验值
测点 计算值( Gy/ min)
实测值
( Gy/ min)
相对偏差
( %) 测点
计算值
( Gy/ min)
实测值
( Gy/ min)
相对偏差
( %)
1 141541 151112 + 318 17 171447 161802 - 318
2 151353 151478 + 018 18 171014 161746 - 115
3 151742 151360 - 214 19 161054 161128 + 015
4 151362 151013 - 213 20 151811 151248 - 317
5 141557 141511 - 013 21 161752 161388 - 212
6 151368 141882 - 313 22 171183 171112 - 014
7 161264 161308 + 013 23 161761 161982 + 113
8 161675 171180 + 219 24 151825 161628 + 418
9 161274 161556 + 117 25 151227 151118 - 017
10 151384 151186 - 113 26 161108 151786 - 210
11 161835 161646 - 112 27 161510 161174 - 211
12 171271 171196 - 014 28 151239 151248 + 011
13 161845 161646 - 112 29 131889 131620 - 210
14 151902 161674 - 114 30 141634 141860 + 115
15 161039 151516 - 314 31 141923 141938 + 011
16 171004 171467 + 217 32 141639 151186 + 316
参 考 文 献
1 张卫东等 1 物品密度对辐照质量影响的研究. 核农学通报 ,1996 ,17 (5) :230～232
2 刘宏跃等 1317 ×1015Bq 钴源辐照场剂量分布的测量和计算. 核农学通报 ,1997 ,18 (2) :72～75
3 曹 宏等 1 栅板源剂量场参数的测定. 核农学通报 ,1997 ,18 (2) :85～86
4 马瑞德等 1 辐射加工技术. 成都 :四川科技出版社 ,1984
5 史元明等 1 辐射剂量学常用数据. 北京 :中国剂量出版社 ,1987
THE MEASUREMENT AND CALCULATION OF RADIATION
FIELD IN THE COBALT ROOM
Bao Jiangzhong Cao Hong Chen Xiulan Kong Yong
( L i xiahe A gricult ural Research Instit ute of Jiangsu , Yangz hou 225002)
Zhang Bingyue Zhang Lihua Wang Yingmei
( Teacher College of Yangz hou U niversity , Yangz hou 225002)
173Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1998 ,12 (6) :369～371