基于高纯锗探测器效率的积分表达式,通过理论计算全能峰线减弱系数,并结合γ光子在探测器内的不同路径长度,采用蒙特卡罗方法替代数值积分得到全能峰效率期望值。首先模拟验证了N型和P型两种高纯锗谱仪在点源距离探测器5 cm轴向位置处的全能峰效率,模拟结果和实验结果的偏差在±5.24%以内,证明了方法对点源全能峰效率计算的准确性;在点源基础上,通过效率传递方法对体源进行全能峰效率计算,通过树脂、二氧化硅、咖啡灰及气溶胶滤膜4种不同介质的标准源对本方法进行验证,除P型探测器低能端偏差较大外,其余能量的探测效率计算偏差均小于±6.67%。与全过程蒙特卡罗模拟方法相比,本方法不需要专业的建模程序和昂贵的商业软件,仅通过简单编程就可计算点源和体源的高纯锗探测器全能峰效率,对应急条件下的放射性定量分析有较大实际意义。

研发了β辐射个人剂量当量H_p(3)次级标准电离室,不同于主标准器外推电离室的外推结构设计,该电离室采取附带体模的平板电离室的结构,兼顾高测量精度(相对固有误差＜2.0%)的同时,简化试验流程。辐射性能试验结果表明:在β辐射公式_p(3)个人剂量当量率5~170 mSv/h内的相对固有误差不超过±1.5%;具备β辐射公式_p(3)个人剂量当量率0.5 mSv/h~1.5 Sv/h内至少5个量程的测量范围且相对固有误差不超过±4.0%;在β辐射±60°入射角下的响应相对偏差不超过±5%;电离室的测量重复性为0.6%;对⁹⁰Sr/⁹⁰Y源在30 cm处加展平过滤的测量相对扩展不确定度为U_rel = 3.9%(k = 2)。另外,实验发现,H_p(3)电离室对低能污染光子具有相对较高的响应。

超低本底流气式正比计数器是样品总α/β测量的理想探测器,但本身具有较强的串道现象,影响样品测量的准确性。系统研究了流气式正比计数器在同一质量厚度、不同²⁴¹Am和⁴⁰K质量分数下α→β、β→α串道影响,建立了总α/β串道修正的二元方程,并与遮盖修正法进行对比,对自制的25组α/β模拟粉末样品进行了测量和串道修正。结果显示α→β串道影响较大,修正因子随着α计数率的变化并非恒定值;β→α串道修正因子影响较小,其平均值为0.001;遮盖修正法对模拟粉末样品中β测量结果的修正效果较差,其相对偏差绝对值介于1.4%~45.0%;二元方程修正法对模拟粉末样品中β测量结果的修正效果较好,其相对偏差绝对值介于0~5.5%。

锶-89、锶-90、铁-55、铁-59和镍-63是核电厂液态流出物中重点关注的核素。本建立了一种联用四级树脂柱快速分析液态流出物样品中锶-89、锶-90、铁-55、铁-59和镍-63的方法,该方法通过阳离子交换树脂富集样品中的阳离子,再依次通过锶树脂分离和纯化锶、TRU树脂分离和纯化铁、镍树脂分离和纯化镍,用电感耦合等离子体发射光谱仪测定化学回收率,用液体闪烁谱仪测定放射性计数率,计算出样品中各核素的活度浓度。典型条件下,样品量为1.0 L,测量时间为30 min,其方法探测下限可达到:锶-89为0.07 Bq/L、锶-90为0.05 Bq/L,铁-55为0.34 Bq/L,铁-59为0.11 Bq/L,镍-63为0.16 Bq/L。

针对核电项目中的大型海水冷却塔,采用三维数值模型,结合厂址气象数据、冷却塔设计参数、总图布置以及周围环境特征,研究了2座超大型自然通风海水冷却塔在建筑物、自然风相互作用下的冷却塔飘滴扩散迁移特征和盐沉积量。结果表明,当环境风向与塔排平行时,出口热空气相互叠加形成一股气流,有利于减少飘滴和盐沉积对环境的影响;粒径大于550 μm的飘滴不能从高位冷却塔出口逸出;2台核电机组正常运行工况时,盐沉积量一般不会对植物造成损坏。

质子治疗系统使用能量在70~250 MeV范围内的质子进行肿瘤治疗,损失或预期使用的质子与靶物体产生能量范围宽、角度分布差异大的中子谱,成为质子治疗系统屏蔽设计的主要考虑源项。本文采用点核模型估算Probeam型质子治疗系统机房外中子周围剂量当量率,与测量结果进行比较分析,验证屏蔽结构的有效性。

点核积分方法面对多源项的复杂场景或是需要对辐射场进行动态更新的情形存在计算耗时较长的问题。针对该问题,通过点核积分程序CIRPDose对圆柱体源、长方体源等5类源项离散引起的误差随计算点与源距离的变化规律进行模拟计算,并提出了一种基于自适应源项离散的点核积分计算效率优化方法。在将该方法集成到CIRPDose程序后,通过自定义算例对其进行测试,测试结果显示,相比传统的固定离散数目,各类型源项在自适应离散方法下的辐射场计算用时最大缩短96.77%,且计算结果平均偏差最大值仅为3.19%,验证了所提方法的可靠性和有效性。研究工作可为核设施内的三维γ辐射场快速计算提供技术支持。

托卡马克等离子体中的快离子损失会降低加热效率,快离子损失探测器(FILD)可以同时测量快离子损失的损失率、能量和螺距角,是监测和研究快离子损失现象的重要手段之一。基于中国环流三号(HL-3)装置的放电参数,首先通过模拟不同初始螺距角下80 keV氘离子在HL-3装置中的运动轨迹确认探头的安装位置。其次,通过模拟不同入射能量、磁场强度、入射角情况下氘离子的运动轨迹确认准直器尺寸。然后,通过模拟氘离子经过设计尺寸准直器后在掺银硫化锌[ZnS(Ag)]闪烁屏上的横向、纵向最远运动距离,确认闪烁屏尺寸,最后将设计好的基于掺银硫化锌[ZnS(Ag)]闪烁屏的快离子损失探测器安装在HL-3装置上进行实验研究。研究结果显示快离子损失探测器能成功测量到快离子损失信号,并监测到环向阿尔芬本征模(TAE)诱发的快离子损失。

简述了某“华龙一号”反应堆为满足热态功能试验(HFT)期间一回路加氢钝化工艺实施的水化学要求而在化学平台、热停平台、一回路升温与降温等阶段所采取的水质控制方法,并对水化学控制的实施结果进行了分析。控制结果显示,该机组加氢钝化实施过程各水质指标均被控制在预期范围。

在高能辐照环境下,核电站结构材料会产生内部缺陷,影响材料的服役性能。采用分子动力学方法模拟Fe在辐照环境下的级联碰撞过程和初始离位原子(PKA)能量对辐照损伤缺陷的影响。研究结果表明:Fe的级联碰撞过程分为三个阶段,弗朗克尔(Frenkel)缺陷对数量到达峰值后发生缺陷复合,导致缺陷对数量迅速降低,并趋于稳定。随着PKA能量的增加,Frenkel缺陷对在峰值和稳定状态时的数量越多,并且缺陷复合率越高。同时,随着PKA能量的增加,间隙原子团簇和空位团簇的团簇尺寸越大,其对应的团簇数量越多。因此,通过模拟Fe的辐照损伤过程,为高能辐照环境下材料的辐照损伤情况提供预测,对材料的服役寿命提供理论指导。

为满足受限空间或小风量核设施通风系统对碘吸附器的需要,设计了一种椭圆结构的碘吸附器。针对该碘吸附器进行了内部流场模拟分析和整机性能测试。试验结果表明:碘吸附器内部气流分布均匀,结构设计合理,体积小、重量轻、与系统连接方便快捷,在300 m³/h流量下阻力小于300 Pa,机械泄漏率小于0.01%,放射性甲基碘吸附效率大于99.99%,总体满足核设施通风系统中碘吸附器放射性碘的净化处理需求,并实现了工程应用。

分析行¹³¹I治疗患者使用过的被服的表面污染水平衰变至清洁解控水平需要的时间,编写Python代码以讨论不同规模下的核医学科¹³¹I治疗场所需要的被服衰变间最小面积以及最优布局方式。选取山西省太原市某三级甲等医院2023年8—9月核医学科收治的分化型甲状腺癌术后行¹³¹I治疗患者使用过的50床被服并由专人于每天同一时间测量被服的表面污染水平。编写Python代码,讨论不同参数下被服衰变间所需最小空间面积和最优布局。¹³¹I治疗患者使用过的被服表面污染水平衰减常数为0.097 0±0.242 1,出院后2小时被服表面污染水平为0.42~8.67(2.23±1.64)Bq/cm²。被服衰变至清洁解控水平所需的时间为0~24.57(8.67±6.35) d;采用Python计算不同情况下被服衰变间最小面积,并根据储物架数量等条件将衰变间布局方式分为三种,以本研究所在三级甲等医院为例,至少需要7.5 m²被服衰变间。在临床实际工作中,通过本研究结果可以给予被服衰变间面积规划的参考,为临床工作中被服衰变不充分、衰变间空间不足等问题提供一定借鉴,该结果同时适用于放射性废物衰变间或储物间等房间的面积规划计算。

为探讨2型转谷氨酰胺酶(transglutaminase 2,TG2)对胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)放射敏感性的影响。通过生信分析TG2表达与胶质瘤病人预后的关系,并分析了其在GBM放射抵抗细胞株U251中的水平;瞬时转染得到TG2过表达细胞(U251-TG2)或空载细胞(U251-EV);CCK8法绘制生长曲线;transwell检测细胞迁移能力;不同剂量X射线照射后,检测细胞克隆形成能力、ROS水平;并通过免疫荧光检测γ-H2AX水平;Western blot检测自噬关键分子Beclin-1、LC3及mTOR磷酸化水平。结果显示,TG2高表达胶质瘤患者具有更差的无进展间隔期及总生存期,TG2在放射抵抗型U251中的表达显著高于野生型U251;U251-TG2细胞增殖能力高于U251-EV,且前者迁移能力高于后者;经X射线照射后,U251-TG2细胞克隆形成率高于U251-EV,前者ROS水平及γ-H2AX荧光焦点数均低于后者;自噬关键蛋白Beclin-1及自噬活性指标LC3-Ⅱ/Ⅰ比值在U251-TG2的水平均高于U251-EV,且前者mTOR磷酸化水平低于后者。实验结果证明,X射线照射后,TG2可能通过抑制mTOR磷酸化的方式促进自噬,进而降低GBM细胞U251的放射敏感性。

我国现行国家标准规定,医疗机构放射性废水应经衰变池处理,衰变池出口总β放射性水平低于10 Bq/L(日均值)后,方可进行排放。Lu-177是一种β核素,伴有低能γ射线,在神经内分泌肿瘤治疗方面具备广阔应用前景。医疗机构使用Lu-177开展核素治疗时,部分Lu-177随病人排泄物等进入衰变池。含Lu-177废水需在衰变池暂存一定时间后,总β方可降至不高于排放限值。本文通过理论推导,给出了在住院、门诊两种治疗模式下,医院满负荷运行的情况下衰变池存满时池内Lu-177总活度的理论计算公式;进一步给出了废水的最小暂存时间以及医疗机构应配套建设的衰变池容量;介绍了不同历史时期我国废水排放标准中总β排放限值的规定;对现行废水总β排放限值的合理性及可能的优化路径进行了讨论。

通过构建放射性核素治疗病房护理质量评价指标,科学评估放射性核素治疗病房患者护理质量。本文以Donabedian的“结构-过程-结果”三维质量评价模型为理论基础,通过文献检索、半结构式访谈、德尔菲法、层次分析法确立放射性核素治疗病房护理质量评价指标体系。在循证护理实践方法的指导下,整合文献检索和半结构式访谈结果构建放射性核素治疗病房护理质量评价指标池,经过两轮专家函询确定指标内容。本研究纳入20名函询专家,两轮专家函询的问卷有效回收率为90%、100%;专家权威系数分别为 0.945 和 0.950;肯德尔和谐系数分别为 0.128 和 0.550(P<0.05)。汇总两轮专家函询后修订结果,删除3项指标,修改7项指标,增加9项指标,最终构建的放射性核素治疗病房护理质量评价指标体系包括一级指标3项,二级指标13项,三级指标58项,所有指标的重要性赋值均数均＞4.00分,变异系数均＜0.33,各项指标具有较高的可靠性。本研究构建的放射性核素治疗病房护理质量评价指标体系对核素治疗病人的护理工作具有指导意义,为放射性核素治疗病房护理工作的质量评价提供了参考。

基于CFD方法,研究密闭厂房内发生放射性粉末物料洒落事故后室内空气流动以及颗粒运动情况,并分析了颗粒粒径、洒落速度、洒落高度的影响。结果表明:颗粒运动主要受密闭空间内部气体环流的影响,大部分颗粒沉积到地面或附着于壁面而被捕捉,少部分颗粒后期将在室内飘散悬浮,随气流运动;不同洒落速度造成的气溶胶运动及分布情况区别很小;小粒径颗粒更容易受周围气体的曳力影响而从主流区域脱离出来形成散射粉尘,因此,颗粒粒径越小,洒落后造成的沉积范围越大。