MCNP5对移动式工业X、γ探伤设备的辐射环境模拟影响分析

摘要

在现代工业生产中移动式X、γ探伤设备应用非常广泛。对钢管等机械设备材料可能出现的如气泡、杂质、凹凸、开裂、空洞、虚焊和熔合不足等问题均能有效检测。具有高效率，低成本等优点，保证工业生产安全正常进行。目前国内外对移动探伤机工作中辐射剂量的监测与分析研究很少，研究成果都是通过实验获得，因此存在诸多不便和人为因素产生的误差。本课题的研究过程以蒙特卡罗模拟方法为基础，使用MCNP5程序对X射线管、X探伤机与γ探伤机进行模拟。主要研究内容与结果如下：
　　（1）通过对乌鲁木齐及周边企业在用的移动式工业 X、γ探伤设备的型号与参数开展调查研究，掌握探伤设备使用过程中的辐射污染状况。
　　（2）设定X射线管管电压范围在200 kV到300 kV之间。在过滤板的阻挡作用下，X射线能量几乎都在0.02 MeV以上。在相同靶角下，无过滤板时X射线的产出率与管电压具有线性相关的关系。在有过滤板时，产出率与管电压具有近似指数关系。两种情况下产出率都随管电压的增强而增大。
　　（3）在无过滤板时，X射线产出率随靶角呈现先增大后减小的趋势，存在产出率最大的靶角，大约在48°。在有过滤板时，产出率最大靶角在29°到45°之间，随管电压增大而增大。
　　（4）在对X射线管能谱的分析中发现：在无过滤板时，能量分布为先上升后下降连续的轫致X射线曲线。并且在0.050 MeV—0.055 MeV之间出现两个由特征X射线辐射产生的特征峰。在有过滤板时，低能X射线被阻挡，存在不同的概率最大能量值，这个值分布在0.10 MeV—0.15 MeV之间。
　　（5）在MCNP5程序对移动式X探伤机周边剂量模拟研究中，一方面对经验公式计算结果进行验证，另一方面对探伤作业中辐射防护工作具有一定指导意义与参考价值。
　　（6）在MCNP5程序对移动式γ探伤机周边剂量模拟研究中，模拟结果与经验公式计算结果基本一致，并且能够较全面的反应γ射线的输运与散射过程。根据对比结果可得到结论：MCNP5程序在应用于探伤工作中控制区与监督区设计上具有明显优势，对控制区和监督区的计算及环境影响评价具有较强的参考价值。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1问题的提出

1.2课题研究的意义

1.3国内外研究综述

1.4课题研究主要内容

第2章 研究方法介绍

2.1经验公式法

2.2蒙特卡罗方法

2.3 MCNP5程序介绍

第3章 MCNP5程序对X射线管模拟研究

3.1 X射线管及X射线产生原理

3.2 X射线管电压对产出率的影响

3.3 X射线管靶角对产出率的影响

3.4 X射线的能量分布

3.5 X射线管在最佳靶角时模拟剂量计算

第4章 MCNP5程序对移动式Ｘ探伤机周边辐射模拟研究

4.1探伤机参数及说明

4.2经验公式理论计算

4.3 MCNP模拟计算

4.4本章小结

第5章 MCNP5程序对移动式γ探伤机周边辐射模拟研究

5.1γ探伤机参数及说明

5.2经验公式理论计算

5.3 MCNP5对γ探伤机的模拟

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1主要结论

6.2未来工作展望

参考文献

附录

在读期间发表论文

致谢

声明