随着核能的大规模应用和核材料的大量使用,从铀矿开采、冶炼到反应堆和后处理厂各个环节都将产生大量放射性废物。针对这些放射性废物的处理措施因其核素种类和活度大小而不尽相同,所以必须先要对其进行准确的探测。在对大体积的放射性废物进行探测时,由于放射性废物桶尺寸较大,填充物密度较大时,效率刻度过程中出现深穿透问题的可能性很大。为解决核动力厂放射性废物探测中遇到的深穿透问题,能够对探测器γ射线效率进行准确刻度,本文研究应用小区域蒙特卡罗方法解决γ射线在介质中输运的深穿透问题,并将其应用于实际测量的分析当中,主要的研究内容和成果包括:(1)研究了光子在介质中输运问题的规律,建立了深穿透问题的判定方法与准则针对如何判断光子在介质中输运过程是否发生深穿透的问题,通过建立蒙特卡罗计算模型进行模拟,分别研究了不同厚度、不同能量、不同光子数、不同介质材料等因素对光子在介质中输运的影响。研究结果表明各种材料均在约10个平均自由程厚度以上,深穿透问题越来越显著。因此,在对输运问题进行蒙特卡罗模拟之前,首先计算该能量光子在该介质中的平均自由程,可以判定是否发生深穿透问题。(2)建立应用小区域蒙特卡罗方法求解深穿透问题的算法通过对粒子输运方程进行处理,将整个研究区域上的输运方程转化为若干小区域上的输运方程。在每个小区域内,是一个单独的粒子输运问题,各个小区域之间的相互影响认为是外源作用,以此作为小区域蒙特卡罗方法的思想基础。在此基础上,通过人工手动记录或者程序中的计数器实现曲面源信息的读写,将小区域蒙特卡罗方法实现实际的应用。并通过和一般蒙特卡罗方法的比较,验证了小区域蒙特卡罗方法的准确性和有效性。(3)建立了大体积放射性废物桶探测中准确高效的效率刻度方法针对核动力厂大体积放射性废物桶探测中可能遇到的深穿透问题,建立了一套集深穿透问题发生与否的判定和选择相应的方法来进行探测器γ射线效率刻度的方法。根据废物桶几何参数和介质物理参数判断是否是深穿透问题,如果是则应用小区域蒙特卡罗方法进行效率刻度,否则应用一般蒙特卡罗方法进行效率刻度,如此则可以取得快速准确的效率刻度结果。(4)应用于大物件放射性测量仪器探测效率校正中,建立了空间均匀化校正方法针对大物件放射性测量仪器内待测放射性物件放置位置不同测量结果不准确的问题,建立了大物件放射性测量仪器测量腔室内空间响应函数模型。应用小区域蒙特卡罗方法实现空间响应函数的数值求解,并依据空间相应函数值得到效率校正因子,从而实现了这种测量仪器测量空间响应均匀化。