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具有Mw级束流功率的强流质子加速器其束流损失产生的瞬发剂量和剩余剂量是建造和运行强流质子加速器工程必须考虑的问题，在国际上拟建和在建的高功率质子加速器工程中，对该问题都进行了研究。我国的ADS研究和中国散裂中子源（CSNS）工程也对该问题的研究提出了需求。本论文的研究目的是开展强流质子直线加速器束流损失的辐射剂量问题研究，建立研究的方法学，并结合我国的ADS研究和CSNS工程的相关问题进行应用计算。对于该问题的研究，除了缺乏中高能的核反应数据外，主要的难题是没有通用的加速器柬流损失模型和专用的计算程序。国际上普遍采用半经验的分析方法和MONTE-CARLO方法，半经验方法是估算屏蔽层外剂量率并以此估算屏蔽层厚度的通用方法，可作为MONTE-CARLO计算的简单验证，而处理该问题的MONTE-CARLO方法不尽相同，各研究组都在创建自己的一套模型、程序和方法学。本论文首先对半经验分析方法进行了全面地分析、研究和总结讨论；然后使用MONTE-CARLO技术针对束流损失的辐射剂量问题，构建加速器束流损失研究模型、编制剂量计算软件、建立研究各种剂量问题的模型、参数和方法学：最后使用这两种方法，对我国的ADS研究提出的强流质子直线加速器和CSNS工程的快循环同步加速器（RCS）所涉及的辐射剂量问题进行了计算研究，并作了分析比较。具体研究内容和结果如下：（1）半经验分析方法研究质子能量Ep在GeV能区，根据屏蔽层外辐射场特征和GeV能区强子级联输运的有关理论阐述了“Moyer”模型的数学表达式：在50～1000 MeV能区，给出了基于点源视线法的Tesch公式。对使用条件和适用范围分析后，提出使用点源模型和线源模型计算强流质子直线加速器屏蔽层外剂量率和计算屏蔽层厚度的一套实用公式和参数。点源模型可以处理失束时屏蔽层外的最大剂量，在乘以适当的系数后，点源模型还可以计算束流均匀损失情况下屏蔽层外的剂量和估算屏蔽厚度：线源模型通常采用简化公式计算。半经验方法给出的结果可为MONTE-CARLO方法的有关计算的有效性提供依据。（2）束流损失辐射剂量问题的MONTE-CARLO方法研究（SHIPLIFE方法）1)模型建立及模型参数研究：SHIPLIFE模型本论文根据束流损失的特征和相关资料，首次提出了均匀线源固定角发射的管道和屏蔽层的加速器模型，称为SHIPLIFE模型（shielding and pipe model with line-source fixed-angle emitting）：加速器管壁为同轴圆柱铜壳，管内为真空；屏蔽层由同轴普通混凝土圆柱层组成，层数根据能量变化；通道内为空气；屏蔽层外为圆柱空气层；质子均匀地分布在沿轴线上一段距离内，损失的质子以很小的角度偏离轴线方向，打在管壁上。对SHIPLIFE模型的参数进行了研究确定。2)束流损失的辐射剂量问题的专用软件开发本论文根据周围剂量当量／有效剂量计算的基本原理，结合强流质子直线加速器辐射剂量问题的特征，编制了针对束流损失的辐射剂量问题的一套专用处理软件：rearrange软件用于文件转换；dosicalc软件用于计算注量谱、周围剂量当量等；formatbin和ambbin软件用于计算空间剂量分布。由于dosicalc软件可以同时处理一批同类探测器，非常适合周围剂量当量分布研究的计算，也非常适合剩余剂量率的研究计算，与其它软件（包括编撰计算中所需的数据）一起构成研究强流质子直线加速器辐射剂量问题研究的专用软件。3)束流损失剂量问题研究的方法学——SHIPLIFE方法剂量问题从空间上可以分成三部分，屏蔽层外、屏蔽层中、屏蔽层内（加速器通道）：从时间上可划为运行时（瞬发辐射）和停止时（缓发辐射）。根据这种情况以及实际的剂量问题，本论文在提出SHIPLIFE模型的基础上，确立了从四个方面进行束流损失剂量问题研究的SHIPLIFE方法：屏蔽层外剂量研究的SHIPLIFE-OUT模型和研究方法；屏蔽层中剂量研究的SHIPLIFE-INSIDE模型和研究方法；通道内空间剂量分布研究的SHIPLIFE-TUNBIN模型和研究方法；通道内剩余剂量研究的SHIPLIFE-REPH模型和研究方法。（3）对ADS、CSNS质子加速器所涉及的辐射剂量问题进行研究用半经验分析方法和SHIPLIFE方法，对ADS研究中提出的强流质子直线加速器和CSNS工程中的RCS加速器所涉及的剂量问题进行了计算。对于ADS研究中提出的强流质子直线加速器，使用SHIPLIFE方法进行了屏蔽层外、屏蔽层中、通道内空间剂量分布以及剩余剂量等全部计算研究。使用SHIPLIFE-OUT方法得到的λeff、Hπ／2值与半经验方法的值一致；计算表明，SHIPLIFE-INSIDE方法也可以近似得到SHIPLIFE-OUT方法确定的λeff、Hπ／2和屏蔽厚度。对于CSNS，SHIPLIFE方法只使用了屏蔽层内剂量问题的研究方法（SHIPLIFE-INSIDE方法）并计算了屏蔽层衰减长度，给出的屏蔽层衰减长度与半经验分析方法计算的结果一致。本论文初步建立了基于半经验方法和MONTE-CARLO方法的中能强流加速器束流损失引起的辐射剂量问题研究的方法学。提出了SHIPLIFE方法，用该方法分别计算了ADS研究提出的强流质子直线加速器中的瞬发辐射和缓发辐射引起的剂量问题和CSNS加速器屏蔽厚度，计算的相关结果与半经验分析方法的结果一致，证明SHIPLIFE方法是可靠的。本论文提出的SHIPLIFE模型（均匀线源固定角发射的管道和屏蔽层的加速器模型），该模型比简化模型前进一步，具有加速器的基本特征，线源模型接近于实际情况，该SHIPLIFE模型适合于剂量问题的方法研究。本论文的创新点在于对国内外中高能强流质子直线加速器束流损失的辐射剂量问题研究作了充分调研和分析，首次提出了MONTE-CARLO计算的均匀线源固定角发射的管道和屏蔽层的加速器模型：SHIPLIFE模型：将剂量问题分为屏蔽层外剂量、屏蔽层中剂量、通道内剂量、通道内剩余剂量进行研究，并建立了相应的计算模型和方法；编制了计算周围剂量当量等其他物理量的程序以及一些辅助程序；首次对ADS、CSNS质子加速器的剂量分布问题和剩余剂量问题进行了研究并与半经验分析方法计算的结果进行了比较，得到了一致的结果。本论文的研究对于开展我国强流质子直线加速器束流损失的辐射剂量问题的研究具有重要意义，不仅为中高能强流质子直线加速器相关工程的剂量问题提供了研究设计手段，得到的一些数据可为工程设计提供参考依据；而且为进一步的研究提供基础和研究平台。