为了提高大空间γ辐射场全局计算效率，开展了全局减方差（Global Variance Reduction，GVR）方法在大空间γ辐射场计算中的应用研究。针对计数栅元/网格体积差异造成的过度分裂问题，引入体积修正因子修改全空间权窗参数。体积修正后的基于通量的GVR方法计算的全局品质因子（FOMG）比直接模拟提高约39倍。针对非计数区计算耗时问题，提出了非计数区修正方法，使得FOMG因子进一步提高40%。在引入体积和非计数区修正的基础上，在大空间γ辐射场计算中与基于粒子误差、权重、径迹、数目、能量、碰撞和通量的7种GVR方法进行对比。结果表明：7种GVR方法计算的FOMG因子比直接模拟提高2~3个量级，基于误差的标准差σ降低2~3个量级；而基于权重的GVR方法计算的FOMG因子比直接模拟提高2 304倍，在所有GVR方法中减方差效果最好。在基于通量的GVR方法中引入光滑因子SI后，模拟计算的权窗下限随SI增加而减小，FOMG因子随SI的增加先增加后减小。当SI=0.8时，该方法计算的FOMG因子最大，比直接模拟提高3 246倍。
全局减方差 全局权窗 体积修正因子 大空间γ辐射场 蒙特卡罗模拟 Global Variance reduction Global weight window Volume modifying factor Large space γ radiation field Monte Carlo simulation
地学核技术四川省重点实验室（成都理工大学）成都 610059
定向获取放射性待测体中放射性元素含量或放射性活度是地质勘查和放射性污染调查的一项重要工作。在定向γ辐射取样过程中，非待测体区域γ射线对测量结果形成极大干扰。本文基于同一放射性衰变系列中高、低能量γ射线在溴化铈闪烁探测器铅屏蔽层中线性衰减系数的差异，设计了一种溴化铈闪烁探测器双能定向γ辐射取样探头。当以214Bi放出的0.609 MeV、1.764 MeV γ射线为探测对象时，使用蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）数值模拟得出双能定向γ辐射取样探头的最佳铅屏蔽层厚度为6 mm，定向比例系数为a=0.268、A=0.451。经4种干扰辐射体蒙特卡罗数值模拟和两个镭源物理实验验证表明，采用该定向比例系数得到的双能γ辐射探头铅屏蔽张角以内0.609 MeV的γ射线计数值与MC模拟值的平均相对误差为0.63%；经两个镭源物理实验验证表明，张角以内的0.609 MeV γ射线计数值与实测值的相对误差为±2.52%以内。在放射性混合标准模型和三个放射性模型上进行双能定向γ辐射取样结果表明，设计的新型双能定向γ辐射取样探头具有定向γ辐射取样功能，实测模型中铀含量与模型推荐值的相对误差均小于5%。
双能定向γ辐射取样技术 铀矿勘查 定向比例系数 Dual-energy targeted gamma radiation sampling technique Uranium exploration Directional proportionality coefficient
1 上海理工大学上海 200093
2 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
3 中国科学院大学北京 100049
核能科学与技术和人们的生活联系紧密，但同时核辐射也可能危害人们的身体健康，因此需要加强对核辐射的监测。有线核辐射监测系统布线复杂、施工周期长、成本较高，且移动性差、故障排查较为困难。为了满足便捷测量γ辐射环境的需求，基于LoRa无线通信技术，设计了γ辐射监测系统。该系统的主要功能包括数据采集、数据处理及数据传输，采用硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier，SiPM）闪烁体探测器进行数据采集，STM32单片机作为核心处理器对采集的数据进行处理、打包，由LoRa无线通信模块进行数据传输。针对可能存在的因复杂电磁环境、传输距离等因素导致监测系统断线及数据传输频繁时造成的区域内信道拥堵问题，设计了动态最优路径通讯算法，通过筛选中继节点，寻找最优重连路径以及实现数据发送的优先级分配。实际测试结果表明：闪烁体探测器测试辐射数据结果可靠，且基于LoRa的γ辐射监测系统数据传输稳定性达到99.57%以上。该系统具有组网灵活、传输距离远、成本低、拓展性强等优点，具有广泛的应用前景。
SiPM γ辐射 核辐射监测 LoRa无线通信 SiPM Gamma radiation Nuclear radiation monitoring LoRa wireless communication
1 同济大学土木工程学院建筑工程系，上海 200092
2 同济大学工程结构性能演化与控制教育部重点试验室，上海 200092
3 苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004
长期辐射环境作用下，混凝土力学性能会发生退化影响堆坑混凝土结构乃至核电站的长寿期运行。以核辐射环境下混凝土及其组分的体积和力学性能的多尺度演化为主线，回顾分析相关研究成果。现有研究对核辐射诱导矿物组分、骨料、硬化水泥浆及混凝土的体积变化和力学性能演化机理和规律有了基本的认识，建立了混凝土体积膨胀和力学性能多尺度演化的基本数值模型。为可靠预测辐照混凝土力学性能，需要充分关注骨料的随机分布和不同组分的辐照效应差异，建立基于矿物组成的辐照混凝土力学性能退化的多尺度模型。
混凝土 中子辐射 γ辐射 体积膨胀 性能退化 多尺度模型 concrete neutron radiation γ radiation swelling performance degradation multi-scale model
1 西南科技大学信息工程学院，四川 绵阳 621010
2 特殊环境机器人技术四川省重点实验室，四川 绵阳 621010
针对γ辐射环境下COMS图像传感器所获场景图像中存在斑块噪声的问题，提出了一种基于视频时序相关特性的γ辐射场景图像噪声去除方法。首先根据γ辐射场景视频时序相关特性中的背景相关特性与前景噪斑的瞬态特性，使用帧差法与统计分析法从视频序列图像的残差中得到γ辐射场景图像中亮、暗噪斑的位置分布。然后通过依据CMOS图像传感器承受的累计辐照剂量所设计的帧数判断模型，得到对当前帧图像实现有效修复所需的临近帧图像，再结合亮、暗噪斑的位置分布及噪斑的瞬态特性，根据设计的自适应阈值机制，获得临近帧图像与当前帧图像噪斑位置相同且未受辐射干扰的有效像素值集合，并使用该集合像素值的均值对噪声像素进行恢复。最后采用拉普拉斯锐化滤波器对图像进行后处理以进一步提高图像质量。实验结果表明，所提方法与多种去噪方法相比具有更高的峰值信噪比、结构相似性与主观感知满意度，表明其去噪效率高、细节保留丰富。
图像处理 γ辐射场景图像去噪 斑块噪声 时序相关特性 瞬态特性 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1810005
中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
基于神光Ⅱ升级装置,研究了纳秒/皮秒双束激光联合驱动双层靶的伽马(γ)辐射特征。利用ns束激光与CH薄膜靶相互作用,产生大尺度近临界密度等离子体,然后将ps束激光作用在该等离子体上,产生高能电子,高能电子穿过2 mm厚的Au靶,通过轫致辐射产生γ射线。对不同方向的γ辐射能谱和靶室外的γ辐射剂量分布进行实验测量,发现γ辐射集中在激光前冲方向,具有较小的发散角,而且在该方向上高能段的γ辐射较强。这说明双层靶的设计可以提高ps束激光与等离子体的能量耦合效率,提高高能电子温度,增加高能电子数目,有利于高能段γ辐射在ps束激光的前冲方向集中。另外,在靶室外距离靶点1.25 m处测到的50 keV以上γ辐射的单发次最大剂量为277 μGy。本研究结果对γ辐射的防护和应用具有参考价值。
激光器 双层靶 γ辐射; 能谱 剂量 角分布
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710024
提出了基于能量沉积的γ辐射对光纤折射率的影响分析方法，计算了光纤的色散变量随光纤的V参数、折射率变化，开展了γ辐射对光纤色散影响的测量实验，得到了光纤的色散系数随辐射剂量变化数据。实验及理论计算结果表明：(1) 光纤的色散系数随γ辐射剂量的增加而增大，在一定的剂量(0~500 Gy)范围内，光纤色散增加量呈逐渐饱和趋势；(2) γ辐射导致光纤折射率发生变化，从而引起材料色散的变化，辐射效应中的电子密度增大是折射率改变的主要因素；(3) 辐射感生损耗引起的信号幅度降低要比辐射感生色散引起的脉冲展宽明显，对于暴露在核辐射环境中的长距离光纤，其脉冲信号产生的畸变是两者同时存在并共同作用的结果。
γ辐射 光纤 色散 折射率 Gamma-ray radiation optical fiber dispersion refractive index 红外与激光工程
2016, 45(1): 0118001
1 西安电子科技大学 技术物理学院， 西安 710071
2 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室， 西安 710024
开展了光纤波导中的电磁场传输理论分析，得到了光纤折射率变化对波导中电磁场分布的影响规律，建立了块状融石英材料及光纤光栅在60Co γ辐射作用下折射率变化的测量系统，开展了折射率随辐射剂量变化及光纤模场测量实验。结果表明: 光纤的折射率随γ辐射剂量的增加而增大，折射率的变化会引起波导中传输模式的场强分布变化，从而导致光纤的辐射感生波导损耗; 在一定的辐射剂量范围(0～2000 Gy)内，光纤仍满足弱导边界条件，能够维持对传输模式的约束能力。
γ辐射 光纤波导 折射率 模场分布 感生波导损耗 gamma-ray radiation optical fiber waveguide refractive index distribution of mode field radiation-induced waveguide loss
1 福建省农业科学院农业生态研究所, 福建 福州 350013
2 福建省农业科学院土壤肥料研究所, 福建 福州 350013
3 福建省食用菌技术推广总站, 福建 福州 350003
采用国际上通用的非生物评价方法, 研究了不同剂量60Coγ 辐射对秀珍菇子实体蛋白质营养价值的影响, 以期为秀珍菇辐射育种研究提供科学依据。结果表明: 在相同培养料以辐射剂量为1.00处理的栽培的秀珍菇子实体蛋白质营养价值评价的六项指标中氨基酸评分、化学评分、必需氨基酸指数、氨基酸比值系数分和生物价分别为74.3、58.5、78.3、66.9和73.6, 均居5种剂量处理之首, 营养指数为25.8, 均居第2位。综合评价的结果显示, 以辐射剂量为1.00 kGy处理的相同培养料栽培秀珍菇子实体其蛋白质营养价值最高。
60Coγ辐射 秀珍菇 营养价值 蛋白质营养 60Coγ radiation Pleurotus geesteranus nutritional value protein nutrition
1 湖南省原子能农业应用研究所,湖南,长沙,410125
2 湖南农业大学,湖南,长沙,410128
通过60Co-γ射线处理干稻草秸秆以及提取的稻草粗纤维,研究辐照预处理后的稻草秸秆酶降解效果.采用DNS法和硫酸-苯酚法分别测定处理样品中水溶性还原糖和总糖的含量;通过电子显微镜扫描观测辐照处理对稻草秸秆纤维组织结构的影响.结果表明:采用1000 kGy～1500 kGy的辐照剂量处理稻草秸秆,能有效破坏稻草的纤维组织结构,特别是稻草表面硅晶结构和纤维结构,随着辐射剂量的加大破坏程度增强,稻草水溶性还原糖和总糖含量显著增加.辐照与酶复合处理稻草秸秆能极显著地提高稻草秸秆纤维的转化率,稻草秸秆降解的水溶性还原糖含量达到21.44%,总糖含量达75.85%.辐照处理对木质素降解无明显影响.
60Co-γ辐射 稻草秸秆 纤维 酶水解 还原糖 总糖
