afschermingsstrategie.
Om de stralingsomgeving correct weer te geven, wordt het profiel van de elektronenbundel gedetailleerd gemodelleerd. Vervolgens wordt de reactoropstelling met voldoende detail gemodelleerd om rekening te houden met mogelijke zwakke plekken in de afscherming, waarbij geschikte materialen worden toegepast. Figuur 1 toont een afgeschermde vacuümkamer. Binnenin bevinden zich het target en de beam dump, terwijl de elektronenbundel van links komt.
De straling die het target verlaat, bestaat uit hoogenergetische fotonen en neutronen. Inzicht in het stralingsspectrum is van groot belang voor het ontwikkelen van een effectieve afschermingsstrategie.
In dit geval is gekozen voor de volgende afschermingsstrategie: eerst wordt een laag lood aangebracht (effectieve afscherming tegen fotonen). Een materiaal met een hoge dichtheid, zoals lood, is bij deze energieniveaus zeer geschikt vanwege de vorming van elektron-positronparen via een proces dat paarvorming (pair production) wordt genoemd. Vervolgens wordt een laag boorgevuld polyethyleen toegepast om neutronen af te schermen en af te remmen (modereren). Als laatste afschermingslaag is een 1,5 meter dikke wand van boorgevuld beton aanwezig. De toevoeging van boor vergroot de moderatie en absorptie van neutronen.
resultaten.
Een algemene uitdaging bij Monte Carlo-simulaties is het verkrijgen van voldoende statistiek in de gebieden die van belang zijn. Met geavanceerde biasingtechnieken kunnen echter goede resultaten worden behaald voor de (lage) dosisequivalentsnelheid achter de betonnen wand.
Figuur 2 toont de dosisequivalentsnelheid tijdens bedrijf. De verkregen resultaten voor de dosisequivalentsnelheid worden vervolgens vergeleken met veiligheidsnormen voor mensen, zoals die van de toezichthoudende commissie ICRP. Aan de hand van deze richtlijnen kunnen we gebieden identificeren die veilig zijn of juist potentieel gevaarlijk.
Tijdens de primaire bestraling worden radioactieve isotopen gevormd in de opstelling en in de constructiematerialen ervan. Deze informatie is van cruciaal belang bij het beoordelen van bijvoorbeeld de langetermijnverwerking van radioactief afval in faciliteiten, maar speelt ook een belangrijke rol vanuit veiligheidsoogpunt.
We hebben de geactiveerde materialen en de door hen uitgezonden reststraling in kaart gebracht. Figuur 3 toont de activiteitsdichtheidskaart en de resulterende reststraling na een bepaalde bestralingstijd en afkoelperiode. Hieruit blijkt dat de doorvoeropening van de bundellijn door de afschermingslagen leidt tot hoge restdosistempo's langs de opening van de bundellijn. Dit vormt een potentieel gevaarlijk gebied voor mensen.
Bibliographie
[1] International Atomic Energy Agency, Non-Heu Production Technologies For Molybdenum-99 And Technetium-99M, Bernan Distribution / International Atomic Energy Agency, 2012.
[2] “Four US companies chosen for Mo-99 production funding,” [Online]. Available: https://world-nuclear-news.org/Articles/ Four-US-companies-chosen-for-Mo-99-production-fund.
"making radiation visible"
As multiphysics engineer I use Monte Carlo methods to simulate radiation environments. Based on these results, both prompt and residual dosimetric quantities can be evaluated. Moreover, designing shielding systems in specific environments require a multiphysics approach, e.g. with regards to heat loads and material damage caused by the ionising radiation. All these factors contribute to the challenge of designing shielding systems to ensure human safety.
de uitdagingen die wij aangaan.
Demcon multiphysics.
Demcon multiphysics is an engineering agency with high-end expertise in the area of heat transfer, fluid dynamics, structural mechanics, acoustics, electromagnetism and nuclear physics. We support clients from a wide variety of market sectors and help them achieve their goals in research and development with deep physical insights.
We combine fundamental physical knowledge from an analytical approach with Computer Aided Engineering (CAE) simulations tools from ANSYS, MATHWORKS, COMSOL, STAR-CCM+ and FLUKA to setup, execute, analyze and evaluate numerical simulations. The use of Computational Fluid Dynamics (CFD), Finite Element Analysis (FEM / FEA), Lumped Element Modelling (LEM), Computational Electromagnetics (CEM) and Monte Carlo simulations enables us to make a virtual prototype of your design. With these techniques we can simulate the fluid and gas flows, energy exchange, heat and mass transfer, stresses, strains and vibrations in structures and the interaction of electromagnetic fields with other physical aspects like heat generation. Simulation-driven product development increases the development efficiency and reduces the product development time. Our services can therefore fully support you in the designing phase, from idea up to prototype, from prototype to final design.
