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上海光源是一台高性能的中能第三代同步辐射光源,它的英文全名为ShanghaiSynchrotronRadiationFacility,简称SSRF。它是我国迄今为止最大的大科学装置和大科学平台,在科学界和工业界有着广泛的应用价值,建成后的SSRF,每天能容纳数百名来自全国或全世界不同学科、不同领域的科学家和工程师在这里进行基础研究和技术开发。
本课题主要对SSRF前端区及束线站的辐射防护进行屏蔽计算,参考了美国的APS(AdvancedPhotonSource)和SPEAR3,欧洲的ESRF(EuropeanSynchrotronRadiationFacility),加拿大的CLS(CanadaLightSource)和日本的Spring8的辐射防护,选取基于Monte-Carlo方法的国际通用软件包EGSnrc(ElectronandGammaShower)的最新版本,并对此软件包进行二次开发后,对SSRF前端区及束线站辐射防护进行了分析设计。
本课题在国内首次利用了国际通用的蒙特卡洛(Monte-Carlo)软件包EGSnrc对SSRF前端区及束线站进行了全面的防护计算,根据SSRF前端区和束线站的具体设计要求,建立起相应的用户程序,提供了大量的计算结果可供SSRF的防护设计参考。
本文的内容主要包括前端区、束线站防护计算。根据上海SSRF的特点,利用EGSnrc程序模拟插入件直线段产生的韧致辐射光;利用欧洲核子中心开发的XOP2.1(X-rayOrientedPrograms)模拟同步辐射光。根据这两种光的特点,对各个有关部件进行辐射防护计算。
防护计算的主要内容:
直线节和弯铁前端区的安全闸
束线站轫致辐射挡光闸
束线站单色光光子光闸
束线站光学棚屋
实验站棚屋。
本文首先介绍同步辐射以及辐射防护的相关知识,并简要说明Monte-Carlo模拟软件包EGSnrc,详细介绍了改造后的几何体和粒子源的抽样方法。关键部分是建立模拟计算的物理模型,将复杂的束线站部件简化为简单的理想几何体,同时分析辐射来源并用能谱表示,利用Monte-Carlo方法对大量粒子进行抽样得到粒子输运过程中各个物理量的统计平均值,并对得出的结论进行讨论,为SSRF的防护设计提供了有用数据。