应用数学与计算机技术

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1、基础和应用基础研究·应用数学与计算机技术279应用数学与计算机技术单色器屏蔽的蒙特卡罗模拟计算刘保杰，许淑艳本工作使用蒙特卡罗方法，借助于MCNP软件包分别计算了在旋转门关闭和打开时单色器屏蔽体外侧各面的中子、光子泄漏率及剂量。为提高计算效率，在计算中利用几何系统的对称性，使用镜面反射使模型简化，使用分裂及轮盘赌技巧，减小方差，提高计算的精确度。光子-电子耦合输运问题中的方差减小技巧研究郑玉来，许淑艳光子-电子的耦合输运问题在粒子输运问题中占有相当比重，在实验核物理和反应堆物理中大量存在。如探测器（NaI，Ge等）的探测效率及能量沉积谱等参

2、数，通常采用实验的方法测量。测量时，需各种不同能量的光子源。由于低能光子源（E<0.1MeV）和高能光子源（E>2.0MeV）大多寿命较短，获取困难，因而在大多情况下，使用外推方法获得，准确性较差且实验工作量大。因此，需借助理论计算。由于光子（或电子）入射到系统后，其输运过程是光子-电子的耦合输运过程，对于如此复杂的问题使用数值方法无法解决，使用蒙特卡罗方法是最行之有效的。对于两种粒子的耦合输运问题，使用蒙特卡罗方法模拟时，采用“字典编辑式多分支”方法处理。由于该模拟过程非常复杂，国内外相关软件（如MCNP，EGS4等）均使用直接模拟方法模

3、拟，尚未使用减小方差技巧。对于有些问题（如小系统或吸收性较强的系统）计算结果误差大，效率低。本文从光子-电子耦合输运问题的积分方程理论模型出发，将方差减小技巧（如限制碰撞法、加权法）应用到光子-电子耦合输运的多分枝模拟方法中，并将方差减小技巧引入到EGS4软件包中。通过实例计算，大幅减小了方差，提高了效率。124Xe气体靶快中子辐射防护的蒙特卡罗计算许淑艳，丰树强，赵桂植为生产123I建立124Xe气体靶靶室。30MeV质子由回旋加速器射出，入射到124Xe气体靶上，通过发生（p,2n）和（p,p,n）反应，产生快中子。本文使用蒙特卡罗方法

4、，借助于MCNP及GEANT4软件包计算了气体靶靶室周围水泥墙的中子泄漏率，为建立124Xe基础和应用基础研究·应用数学与计算机技术279气体靶靶室的防护问题提供了理论依据。气体靶靶室的结构及靶体的结构示于图1、2。图1气体靶靶室结构平面示意图图2气体靶靶体结构平面示意图所求物理量为气体靶靶室周围三面水泥墙墙体的中子泄漏率，进而计算剂量。计算方法如下。1）GEANT4计算使用GEANT4软件包计算30MeV质子与靶体中的介质发生（p,2n）和（p,p,n）反应产生的快中子的能谱、角分布。2）MCNP源抽样程序编写MCNP软件包所需的用户源程

5、序。包括质子由源出发，经过输运，在靶体内与Xe碰撞后发生（p,2n）或（p,p,n）反应，抽样确定快中子的能量及运动方向。3）填写MCNP输入卡片填写MCNP软件包所需的输入文件INP（其中所需的源程序由上1步生成。）4）计算运行MCNP执行程序进行计算。本文计算了所设计靶室不同厚度水泥墙的中子泄漏率。水泥墙厚度1.0m下的计算结果略，不同能级下的中子穿透率示于图3。由以上计算结果可知，将蒙特卡罗方法用于计算124Xe气体靶靶室周围水泥墙中子泄露率是可行的，它为建立124Xe气体靶靶室的防护问题提供了理论依据。基础和应用基础研究·应用数学与

6、计算机技术279图3不同能级下的中子穿透率60Co远程治疗机剂量场分布的蒙特卡罗计算丰树强，刘保杰，程金生1（1中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所）基于60Co放射源的远程治疗机是常用的放疗设备。对治疗机的靶区做精确的剂量计算有助于确保放疗质量。现今放疗设备剂量分布的计算基本是以半经验解析方法为主，而半经验解析方法的适用范围是有限的，用蒙特卡罗方法可很好地克服以上缺陷，因此有必要对蒙特卡罗方法在放射医学领域中的应用作进一步研究，建立一种更为准确和实用的剂量场分布的计算方法。此外，在放疗中剂量数据通常是通过扫描水箱直接测得，仅代表了射

7、野内某些平面上有限点的数据，对于任意平面上任意点的剂量数据，受测量条件限制，费时费力，且难以保证测量结果的准确性。本工作使用蒙特卡罗方法，借助于EGS4软件包计算了不同射野下60Co远程治疗机在水膜体中的三维剂量场分布，获得了比实际测量更多、更全面的三维剂量数据。同时，为提高抽样效率，对源粒子的运动方向采用了解析方法确定。最后，将得到的计算结果与用RTS-200S自动扫描水箱测量的离轴剂量和中心轴深度剂量比较，二者符合很好。60Co远程治疗机机头主要包括源和准直器两部分。其中60Co源为圆柱形结构，分为1.17MeV、1.33MeV两个能级

8、。治疗机的准直器部分如图1所示：包括一级和二级准直器，控制射线在水膜体中的射野。本工作中采用立方体水膜，几何区域划分如图2所示。其中，准直器主要为钨层和空气两个区域。模型中涉及到