基于3D场景仿照，优化核设施作业的辐射剂量

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VISIPLAN是剂量评估规划，旨在协助ALARA分析师进行岗前钻研
。VISIPLAN工具可协助ALARA评估的推算和互换
。

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• 该代码基于3D模型，资料，几何状态和源
  。

• 使器拥有累积校对的Point-kernel剂量推算步骤
  。

• 该代码允许对工作，轨迹和场景进行剂量评估
  。它估计幼我和集体剂量
  。

• 工具可用于凭据丈量的剂量率集进行源敏感性分析和确定源强度
  。

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VISIPLAN—基础物理道理

辐射基础

通过VISIPLAN评估的对工人的剂量涵盖了伽玛射线和X射线的表部露出
。鄙人文中，描述了这种辐射的发源以及对工人的屏蔽和剂量的推算步骤
。

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伽马射线，X射线

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伽马辐射和X射线辐射都是能力10 keV的电磁辐射大局
。这种辐射的在于其对物质的高渗入性
。

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伽马射线

伽马射线源于不不变的同位素（天然某人为同位素），该同位素通过α衰变或β衰变分化后仍维持引发态
。

同位素能够通过发伽马（Υ）辐射的光子来削减其有余的能力（拜见下面的图1）

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图1：伽马射线源

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X射线辐射

当原子核周围的电子沉新分列时，会产生X射线辐射
。这种沉排能够由粒子和原子的碰撞或与辐射的相互作用以引起
。

X射线辐射也通过在沉核的电场中移动的电子的能量损失而产生（见图2）

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图2：X射线辐射源

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辐射与物质的相互作用

辐射与物质之间可能存在分歧的相互作用，例如光电效应，康普顿效应和成对产生

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光电效应?

在光电效应中，入射的光子与原子的电子碰撞
。光子被吸收，电子从原子中射出
。光子的能量转移到电子上
。一部门能量被用来赔偿电子的结合能，其余部门被吸收为电子的动能
。这种相互作用重要产生低能光子上
。

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康普顿散射

当与原子电子碰撞的光子损失一部门能量时，就会产生康普顿效应
。光子在碰撞中幸存下来，但偏离其轨迹
。对于低原子序数和中原子序数的元素，康普顿散射重要在1 MeV至10 MeV的能量领域内
。

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配对出产

配对的产生是高能量光子过程
。在这种相互作用期间，光子产生电子正电子对
。当光子的能量大于1.02 MeV时，才会产生此过程
。

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这些成效能够鄙人图（3）上看到
。

图3：光电效应和成对产生

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伽马射线衰减

为了描述通过屏蔽物质引起的辐射衰减，引入了称为通量率的量
。

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通量率

积分通量率Φ给出在点的辐射强度，即每单元功夫通过单元表表的光子数（cm -2 .s -1）

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窄光束衰减

思考穿过物质的窄准直的光子束
。由于光电效应，康普顿散射和成对产生的过程，部门入射光子将以dx的距离从光束中移出
。

发现通量率降低与dx成正比，即通过该物质的距离，能够写成：

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（公式1）

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线性衰减

线性衰减系数μ由上述相互作用过程确定，并且是资料成分和光子能量的函数
。

因而，将距离t穿过均匀介质后的光子注量速度能够写成：

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（公式2）

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随着Φ₀的入射光束的光子通量率
。

该方程式确定达到剂量点的未碰撞光子的数量
。

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图4：窄光束衰减

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宽光束衰减

如上所述，窄束衰减可确定在穿过资料的距离t之后达到剂量点的未碰撞光子的数量
。但是，散布在介质中的光子或部门开释的辅助光子也能够达到剂量点（如图5）.

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堆集因子

为了调整非碰撞光子的了局以散射和辅助辐射的贡献，引入了无因次校对因子B，称为累积因子
。

因而，将距离t穿过均匀介质后的光子注量速度能够写成：

（公式3）

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累积因子是伽马射线能量的函数，也是通过吸收资料的距离的函数
。

堆积物随着通过吸收介质的距离而增长
。凭据分歧的资料确定堆积系数，并在ANSI/ANS-6.4.3.-1991“美国尺度的伽马射线衰减系数和工程资料的堆积系数”中列出
。

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图5：宽光束衰减

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光子通量率推算

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点源

剂量点出的光子注量速度为距离&ro；从点源给出为：

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（公式4）

源强度

对于S（ns -1），源强度暗示单元功夫内源发射的光子数
。

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重要的自由蹊径b暗示重要的自由蹊径
。

它是无穷纲的术语，屏蔽的衰减成效
。值越高，辐射衰减越大
。b的值可使用找到：

（公式5）

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当μi为资料i的衰减系数时，∑i为沿着源剂量点视线穿过资料i的距离
。

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体积起源

能够通过将体积源视为由多个点源组成来确定在靠近体积源的剂量点处的光子注量速度
。

通过将点源对剂量点处的剂量的贡献相加，能够得出整个源在剂量点处的光子通用量
。

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（公式6）

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其中，S暗示每单元体积的源强度
。

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点内核

幼源称为核，积分过程（其中点的剂量贡献相加）称为“点核”积分
。

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图6：点内核

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