放射性同位素热电发生器事故模拟：辐射剂量评估与防护启示

本文通过蒙特卡洛（Monte Carlo）模拟，分析了BETA-M型放射性同位素热电发生器（RTG）在密封状态与屏蔽层破损（如格鲁吉亚Lia事故）下的辐射剂量差异。研究发现，源暴露时胸部30cm处剂量率高达7.33 mSv/s，眼部暴露3秒即超年职业限值（85.2 mSv/s），揭示了RTG在偏远地区应用中潜在的严重生物风险，为核事故防护教学与屏蔽设计优化提供了关键数据支撑。

　　

Highlight

这些结果直观呈现了格鲁吉亚Lia事故中受害者所受辐射剂量，突显此类装置的高风险性。

INTRODUCTION

放射性同位素热电发生器（RTGs）利用半导体热电材料将放射性衰变热转化为电能，常用于气候恶劣的偏远地区（如灯塔供电）。但含大量锶-90（⁹⁰Sr）的RTG若屏蔽层破损，极易造成生物危害。

Three-Dimensional Modeling

• 建模工具：采用Blender 4.2构建场景，通过POLY2TET代码转换为MCNP 6.3语言

• 放射源：⁹⁰Sr+⁹⁰Y能谱数据来自Hansen研究

• RTG结构：严格参照Pretzsch论文复现BETA-M型发生器多层屏蔽设计

RESULTS AND DISCUSSION

• 剂量对比：密封状态剂量率仅0.03 mSv/s，而屏蔽破损后胸部30cm处飙升至7.33 mSv/s

• 眼部风险：面部暴露时眼球剂量率85.2 mSv/s——相当于3秒"吸满"全年职业限值

• 辐射梯度：距源20cm处，7.5cm半径内的辐射通量是15cm处的5倍

CONCLUSIONS

本研究通过生动剂量数据警示RTG管理漏洞：既是偏远地区"能源救星"，也可能成为"秒级杀手"。成果对核事故应急教学与新型屏蔽材料开发具有双重指导价值。