1、钴源辐照装置剂量场的 EXCEL 计算法初探?432?ChineseAgriculturalScienceBulletinVo1.21No.122005Decemberhttp:/钴源辐照装置剂量场的 EXCEL 计算法初探陈文捷,黄挺俊,张兴年(福建省农业科学院水稻研究所,福州 350019)摘要:用 EXCEL 计算双板源辐照装置照射场方法,包括坐标系的建立 ,单棒对空间某一点的照射率.多棒叠加合成空间某一点的照射率,某一时间的钴源活度.通过辐射剂量场分布的计算结果与实际测量值比较,基本反映了本辐照中心辐射剂量场的实际分布.关键词:辐照;剂量场;理论计算;EXCELDoseFieldCal
2、culationofa COirradiationDevicebyMicrosoffExceIChenWenjie,HuangTingjun,ZhangXingnian(Instituteofriceandwheat,FujnAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou,350019)Abstract:ItisdiscussedinthispaperthatmethodsofcalculatingdosefieldinaC0irradiationdevicewithapairofirradiationsourceframebyMicrosoftexce1.Theya
3、reseparatelydiscussedthatsettingupacoordinatesysteminanirradiationfield,calculatingdoserateatapointinaEulerspacebyasinglethreadsource,calculatingdoserateatapointbyallthreadsouces,andsouceactiveatcertaindate.Applicationsatourirradiationcentershowthatmethodsarecorrect.Keywords:Irradiation,Dosefield,Th
4、eorycalculation,Excel国内学者对钴源辐照装置的剂量场理论计算研究较早(姚则悟 ,1988),但由于计算过程大量用到反正切函数而使实际应用困难.随着计算机技术的发展,剂量场理论计算变得容易,先后有采用 C 语言(雷鹏,2002)和 Visual-Basic(金辉,2003)编制程序计算钴源辐照装置剂量场3,41.笔者在实践中用 EXCEL程序计算双板源的剂量场,计算的理论依据和结果符合性与这些学者的研究相似.1 计算公式1.1 坐标系的建立建立坐标系如下:在两源板平面平行且等距的中心面的中心点为欧氏空间的坐标系的原点(O,0,O).,x 轴方向平行源架平面为南,Y 轴方向垂直
5、源架平面为东,z 轴为上下方向 (向上).设源棒的下端点坐标为(Xl,yZ), 则上端点的坐标为(x.,YZ+L),其中 L 为源棒长度.该坐标系确定唯一的源棒位置和计算空间点位.以源棒下端点作为其在坐标系中的位置(如图 1).对空间任一点 P(x,Y,z1,其到源棒的距离 a【(x.x1)(y.y】)】 (1)1.2 线源照射量计算公式设源棒活度为 A,且为均匀强度线源.现空间任一点 P(x,Y,z),到源棒的距离为 a,如图 2.将线源微分 ,视为点源 ,利用点源公式【5】积分,得如下线源照射量率公式(2):Z(上 up)x(南 south)图 1 空间坐标系的建立图 2 点和线源P(x,
6、Y,z)第一作者简介:陈文捷,1969 年出生,男,福建福州人, 助研,从事辐射加工的质量管理和质量认证.通信地址:350019 福州市仓山区城门黄山福建省农业科学院水稻研究所.Tel:0591-83403284,Fax:0591-83490078,E-mail:fzjack163.tom.收稿日期:2005?08-15,修回日期:2005-08 17.中国摩雪 c 童握第 21 卷第 12 期 2005 年 12 月http:/.433.X=F(肌)(arctg(z1 十 Lz)/aarctg(z1 一 z)/a)/a(2)其中 r 是照射率常数,其意义为:1Ci 点在 lIIl 处 lIl
7、产生的照射量.在计算过程中,分别取源棒活度 A 的单位为 ci.,源棒长度 L 单位为 m,照射率的单位为R/h.L=0.42m.F=I.32R?m?Ci.1.3 源架护罩的屏蔽作用本辐照中心的源架护罩的材料是不锈钢,源架护罩厚 0.002m.不锈钢对点的照射量有减弱作用,相当于屏蔽作用.这种屏蔽作用与材料的面密度有关,实践中有经验公式可以计算,由于计算考虑的因素较多,这里进行简化处理.点到源棒的源架护罩板阻挡有两种情况:一面护罩板厚0.002m 或三护罩板厚 0.006m;取 0.002m 的一面护罩板屏蔽系数为=0.95,0.006m 的三面护罩板屏蔽系数为 f0.87.对点 P(x,Y,
8、z,东源架上源棒受到护罩板的屏蔽作用为:当 y一 0.475m,屏蔽系数为 f.87;y一0.475m,屏蔽系数为=0.95.西源架上源棒受到护罩板的屏蔽作用为:当 y0.475m,屏蔽系数为=o.95;y0.475m,屏蔽系数为 f0.87.1.4 某一时间的钴源活度计算公式某一时间(年/图 3 源架位置图月/日,Y/M/D)的钻源活度 A=Aoe-At,为已知某一时间(Y 讧 o)的活度,单位为 Ci,t 为某一时间到已知时间的间隔.而人为衰变常数,与半衰期 T 的关系为人=0.69315/T,2,钻 60 的半衰期 Tu2=5.27,有计算某一时间的钻源活度公式:A=Aoet=Aoe-?
9、(3)t=(Y1 一 Yo)+(M1 一 M1)/12+(D1 一 D0)/365(4)1.5 空气照射量率转化为吸收剂量率空气照射量率单位为 IUh,吸收剂量率单位为Gy/min,有转化系数:f=8.7310“3/60=1.455x101.6 吸收剂量率计算公式吸收剂量率=X 十 f(/f2)(5)2 用 ECEL 函数计算剂量场(1)建立 EXCEL 表格在 EXCEL 表格建立如表 1 的工作面.表 1EXCEL 工作面擘叠|奢 l/缮荔|l 髫箨露劳露罄磐蠹 0 黪雾髫|黟嚣|,0 彦;乒 ll_善.-l 器 i 簦豸嫠_ll 菩 ll:碧 ltll-溪某一日期点位置剂量率 date
10、源强度 sourcespointpositiondoserate 钽月日active(Ci)XYZGy/minyearmonthday(m)(m)(m).瑚 5120221674O.O00.1.475.1622.15参考日期源;位置源架屏蔽源棒编 referencedatesourcerudpositiona 条件剂量率号 AoAaXsourtdoserateSource 钽月日(Ci)(Ci)XIyIZI 东,西(m)(R/h)frame(Gy/min)nuberyearmonthday(m)(m)(m)east/westshieldcondition癌 O12002925l12o08255
11、.32-O.475O.O6West1.O58422.82O.951.164l00219951218117553557.25.475O.o6west1.03083745.33O.95O.518砖|口|?2320041223101001Ooo1.32O.475O.o6east1.97613218.3OO.870.4072419951218l18923598.25O.475O.o6east1.966O1169.31O.87O.148首先,在“某一日期的年月日“ 下填写要计算的日期.然后,对所有的源棒编号,并填入表中,填写每一根源棒的出厂日期(年月日),出厂活度,在坐标上位置(x,Y,z),东 (西)
12、方向.(2)某一时间源棒活度 A 的计算根据公式(3)和 (4),表中第一根源棒活度 “F7“活?434?ChineseAgriculturalScienceBulletinVo1.21No.122005Decemberhttp:/.ca度的计算公式为:=EXP(-0.69315($A$3-B7)+($B$3-C7)/12+($C$3-D7)/365)/5.27)E7“F8“的源棒活度只要对“F7“进行“选择“ 后,再“粘贴 “,在“F8“上“复制“就可以计算“F8“的源棒活度,其它的源棒计算相同.同样,对“a“,“X“,“ 源架屏蔽“,“条件剂量率“用“选择,粘贴,复制“可以达到简化计算,下
13、面不再说明.(3)点 P(X,Y,z),到源棒的距离 “a“的计算根据点 P(x,Y,z),到源棒的距离计算公式 (1),在 EXCEL 表中计算点 P 到第一根源棒的距离“K7“公式:=($G7-$G$3)2+($H7.$H$3)2)0.5(4)第一根源棒对点 P(X,Y,z)的照射量计算根据线源的照射量计算公式(2),在 EXCEL 表中第一根源棒对点 P(X,Y,z)的照射量“L7“公式:=1.32$F7/0.42(ATAN($I7+0.42-$I$3)/$K7)-.ATAN($I7-?$I$3)/$K7)/SK7(5)“源架屏蔽“系数的确定对西源架的源棒,对点 P 的屏蔽作用系数 ,在
14、EXCEL 表中如第一根源棒的源架屏蔽“M7“公式为:=IF(SH$30.475,O.95,0.871对东源架的源棒,对点 P 的屏蔽作用系数 ,在EXCEL 表中如第 23 根源棒的源架屏蔽“M29“公式为:f$H$3-0.475,0.95,0.87)(6)吸收剂量率根据吸收剂量率计算公式(5),在 EXCEL 表中第一根源棒对点 P(X,Y,z)的剂量率“N7“公式:=L7*M7*0.0001455(7)钴源总活度和点 P 的总的吸收剂量在 EXCEL 表,利用函数“sum“计算 2005.1.20 的钴源总活度“D“为:=SUM(F7:F49)在 EXCEL 表,点 P 的总的吸收剂量“
15、J3“为:=SUM(SNS7:$N$49)3 剂量率数据比较和结论在福建省农科院辐照中心辐射场中,2005 年 1 月增源后,2005 年 1 月 20 日用 Fficke 剂量计测量参考面的剂量,与计算值进行了比较,见表 2.表 2 剂量场计算结果与测量结果的比较从表 2 中可以看出数据的相对偏差在 4%以内,符合性还是很好的.这与雷鹏(2002)和金辉(2003)的计算结果相似,说明剂量场的程序计算基本与实际相符的.此计算方法与实际符合较好,能够为辐射场提供可参考的理论数据.用 EXCEL 计算具有操作简便,查错容易,重复计算简单,掌握容易,任意日期可以计算等特点,缺点是每一次只能计算一个
16、点的剂量率.但该计算方法参数修改方便,可适用于不同板源辐照装置和不同排源方式剂量场分布的计算.参考文献姚则悟,等.上海辐射中心钴源装置剂量场计算.核技术,1988,l1(7):812车中慧.等.“动态辐照 “总照射量的理论计算 .西南民族学院 (自然科学版),1994,20(3):282-288雷鹏,等.v 辐照装置照射场计算的程序设计方法与 c 语言程序实现.核农,2002,16(5):297300金辉.等.mc0Y 辐射剂量场分布理论计算的计算机程序开发.辐射研究与辐射工艺 2003.21(4):247250李承华.辐射技术基础.北京:原子能出版社,1988.276-277赵文彦.等.辐射加工技术及其应用.北京:兵器工业出版社 .2OO3.1921l23456
