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序言1

第一章历史背景1

目录1

第二章辐射源7

2·1γ射线源和中子源7

2·1·1γ射线源8

2·1·2中子源10

2·2基本的数学概念和物理概念11

2·2·1微分分布11

2·2·2平均值和最可几值14

2·2·3立体角15

2·2·4辐射强度的度量16

2·3·1空间分布23

2·3空间和方向特性23

2·3·2方向分布25

2·4能量分布28

2·4·1 γ辐射源的能量分布29

2·4·2裂变中子谱32

2·4·3介质对谱的影响34

参考文献35

习题36

第三章辐射与物质的相互作用39

3·1 截面39

3·1·1微观截面39

3·1·2宏观截面40

3·1·3辐射的反应率41

3·2·1光子与物质的相互作用42

3·2辐射与物质的相互作用42

3·2·2中子反应52

3·3对辐射的响应59

3·3·1吸收剂量60

3·3·2首次碰撞剂量和比释动能61

3·3·3照射量65

3·3·4 RBE剂量；剂量当量66

3·3·5最大吸收剂量；最大剂量当量68

3·3·6多次碰撞剂量70

参考文献71

习题72

第四章辐射输运75

4·1基本考虑76

4·2玻尔兹曼输运方程78

4·3球谐函数法81

4·4离散纵标Sn方法83

4·4·1输运方程和相空间几何条件84

4·4·2有限差分方程的推导85

4·4·3离散纵标方程的数值解90

4·4·4优点和缺点92

4·5矩方法92

4·6扩散理论的应用100

4·7不变量嵌入法101

4·8点核技术105

4·8·1γ射线的计算105

4·8·2中子点核技术111

4·9分出扩散法119

4·9·1 Spinney方法119

4·9·2改型的Spinney方法121

4·9·3各种方法之间的差别126

参考文献127

习题130

第五章用于求解辐射输运问题的蒙特卡罗方法132

5·1从几率分布函数中抽样133

5·2积分值的计算137

5·3源参数138

5·3·1由能量分布选择初始能量139

5·3·2源粒子空间点的选择139

5·3·3源粒子初始方向的选择140

5·3·4源的偏置参数141

5·4路程长度143

5·5碰撞参数148

5·6·1中子的弹性散射149

5·6碰撞后的粒子参数149

5·6·2中子的非弹性散射151

5·6·3康普顿散射151

5·6·4粒子的吸收152

5·6·5出射粒子方向余弦的计算152

5·7粒子的记录152

5·8统计方差156

5·9蒙特卡罗示范程序158

5·10对编程序的几点意见160

参考文献162

习题163

第六章屏蔽减弱计算165

6·1源项分析165

6·2直接求解法166

6·3参数化数据的应用166

6·3·1矩方法微分能谱167

6·3·2蒙特卡罗方法170

6·3·3测量数据172

6·3·4拟合得到的参数化数据177

6·4简化解178

6·4·1γ射线积累因子的应用178

6·4·2中子分出理论点核的应用180

6·4·3点核在其它方面的应用181

6·4·4估算低能中子通量密度的方法187

6·5点核技术在计算二次γ射线剂量方面的应用190

6·5·1板状屏蔽层的计算公式191

6·5·2半无限屏蔽层的计算公式193

参考文献194

习题196

7·1反照率引论198

第七章反照率、管道和空隙198

7·2 定义199

7·2·1微分剂量反照率200

7·2·2总剂量反照率200

7·2·3其它类型的反照率201

7·3中子反照率201

7·3·1快中子反照率201

7·3·2中能中子反照率209

7·3·3热中子反照率210

7·4 γ射线反照率216

7·5次级γ射线反照率223

7·6反照率的应用225

7·7管道226

7·8直穿成分227

7·8·1矩形管道228

7·8·2矩形缝隙230

7·8·3圆柱形管道231

7·8·4环形管道233

7·9管壁穿透成分233

7·9·1对圆柱形管道的应用235

7·9·2对部分贯穿圆柱形管道的应用237

7·9·3与实验的比较238

7·10管壁散射成分238

7·10·1模拟蒙特卡罗计算238

7·10·2反照率方法240

7·10·3其它的实验研究254

7·11空隙258

7·11·1单个空隙259

7·11·2不规则分布的小空隙264

参考文献265

第八章屏蔽发热、空气输运、屏蔽材料和屏蔽最佳化269

8·1屏蔽发热269

8·1·1γ射线发热269

8·1·2中子发热274

8·1·3带电粒子的发热275

8·2辐射在空气中的输运276

8·2·1无限空气介质277

8·2·2关于空气－地面几何条件的计算281

8·2·3空气－地面界面效应281

8·3屏蔽材料285

8·3·1在选择材料时应考虑的各种因素285

8·3·2用于固定式反应堆系统的屏蔽材料287

8·3·3用于移动式反应堆系统的屏蔽材料290

8·3·4减弱性能的比较292

8·4屏蔽最佳化294

参考文献298

第九章实验屏蔽学303

9·1屏蔽实验用的探测器303

9·1·1有源中子探测器303

9·1·2无源中子探测器304

9·1·3有源γ射线探测器305

9·1·4无源γ射线探测器305

9·1·5关于探测器测量结果的讨论306

9·2屏蔽材料测量306

9·2·1反应堆306

9·2·2加速器318

9·2·3同位素源326

9·3现象学实验329

9·3·1空气输运和空气－地面界面实验329

9·3·2孔缝穿透333

参考文献334

第十章屏蔽设计338

10·1屏蔽设计的深化过程339

10·1·1初步概念设计339

10·1·2详细的概念设计340

10·1·3最终工程设计341

10·2恩里珂·费米快增殖堆343

10·2·1核电站343

10·2·2屏蔽设计标准346

10·2·3反应堆屏蔽系统348

10·2·4屏蔽造价357

10·2·5计算技术358

10·2·6测量与计算的比较361

10·3快增殖堆：唐瑞快堆365

10·3·1整体屏蔽的计算模型367

10·3·2实验测量368

10·3·3泄漏的影响370

10·4重水天然铀反应堆：阿杰斯塔371

10·4·1反应堆和屏蔽系统概述371

10·4·2计算模型372

10·4·3测量374

10·5沸水堆：“探险者”377

10·5·1计算379

10·5·2监查测量380

10·6·1船、反应堆及主体屏蔽381

10·6船用核推进器：核动力船“萨凡娜”号381

10·6·2用于更换元件和检修控制棒的屏蔽383

10·6·3屏蔽设计标准384

10·6·4铅－聚乙烯屏蔽结构385

10·6·5减弱计算385

10·6·6测量388

10·6·7测量值与计算值的比较389

10·7空间动力堆：SNAP-10A的飞行试验391

10·7·1屏蔽分析392

10·7·2飞行试验的结果394

参考文献396

附录A 中子非弹性散射和裂变产生的γ射线399

附录B 标准人体模型的中子注量－比释动能转换因子405

附录C圆柱形人体组织模型409

D·2坐标系变换410

D·1坐标系410

附录D坐标系、矢量运算和勒让德多项式410

D·3矢量算符和矢量函数411

D·4狄拉克函数413

D·5勒让德多项式414

D·6缔合勒让德多项式415

D·7缔合球谐函数416

附录E 照射量积累因子417

附录F γ射线积累因子的各种系数419

附录G有关指数积分函数的图和公式430

附录H有限板状几何条件的减弱函数表437

附录I 随机数产生器448

I·1随机数产生器的性质448

I·2随机数产生器的递推方程449

I·3·1 Global检验451

I·3对随机数产生器的检验451

I·3·2均匀分布452

I·3·3非相关性452

I·4病态数453

I·5有用的随机数产生器453

附录J 蒙特卡罗示范程序454

附录K 裂变中子穿透铍、碳、甲烷、聚乙烯、氢和水时用矩方法得到的结果468

附录L 水和铅中的γ射线微分能谱471

附录M用于中子减弱计算的图表473

附录N ψ函数图481

附录O反照率数据经验表达式中的各种常数486

附录P 圆柱形管道的辐射穿透491

习题解答492

名词索引522