废物桶活度测量的半层析γ扫描技术

半层析γ扫描技术(Semi-tomographic Gamma Scanning,STGS)在综合分段γ扫描技术(Segmented Gamma Scanning,SGS)和层析γ扫描技术(Tomographic Gamma Scanning,TGS)的基础上,对其测量方法和重建算法进行了改进。用STGS方法测量核电厂废物桶活度是在SGS基础上,将废物桶轴向分段的每层进一步划分为数个环状体素,然后采用拓扑层析方法进行活度重建。针对包含三种放射性核素的400 L超压废物桶,蒙特卡罗方法被用于验证STGS方法的正确性。结果显示:SGS对高密度400 L废物桶的最大测量误差超过100%,而STGS的重建误差和统计偏差可控制在50%以内,且往往是SGS方法的二分之一或更低。而测量时间显著短于TGS。从整体上讲,STGS是一种平衡了精度和测量时间,测量高密度400L废物桶的有效方法。     

分段γ扫描装置校准用桶状标准源的设计

放射性废物桶分段γ扫描(Segmented Gamma Scanning,SGS)测量装置结构复杂,其测量对象即废物桶自身的放射性物质的分布、组成、活度范围以及堆积密度等差别较大,若对每类样品单独进行效率刻度,通常需要多个不同组成和体积庞大的刻度源,从而花费大量的时间和费用。通过对SGS装置的测量方法的研究,设计出以线状源法为核心的放射性废物桶标准源的基本模型,该模型由单个与废物桶相同高度的线状源插入废物桶中进行旋转测量形成,优点是放射性废物桶标准源内放射性核素与填充基质分开,结构灵活且安全性较高。通过实验测量结果和蒙特卡罗模拟的结果进行比较,验证其用于量值传递的可行性。     

壳源法放射性废物桶作为SGS装置校准源的可行性

由于均匀的大体积放射性废物桶制备困难,放射性废物桶分段γ扫描（SGS）装置的活度探测效率多采用间接的方式进行刻度。壳源法制备的废物桶以线状源为核心,制备简单,结构灵活,是最佳的间接方法之一。本文通过对均匀填充型放射性水溶液桶和壳源法制备的放射性废物桶测量比较,证明壳源法制备的放射性废物桶在进行SGS装置探测效率刻度时与均匀桶是等效的,可作为此类装置探测效率的校准源。     

核电厂放射性固体废物桶外γ测量重要影响因素的探讨

本文针对我国运行核电厂常用的两种桶外γ活度测量系统(整体γ射线测量系统(IGS)和分段γ射线测量系统(SGS)),阐述了桶装放射性固体废物的活度和密度分布不均匀条件下对测量系统探测效率和不确定度的影响。现场试验及蒙特卡罗模拟计算表明,桶外γ活度测量系统基本满足电厂桶装废物γ核素活度测量要求,活度分布和密度分布导致的测量结果不确定度分别在17%和20%之内;同时应正确认识桶外γ测量方法在桶装固体废物测量中的地位及作用,针对存在的问题,提出应制定废物桶活度桶外测量方法的技术规范、保证设备的工作环境和加强人员培训。     

桶装核废物SGS检测层间串扰校正技术

分层γ扫描技术是针对桶装核废物样品定性、定量无损检测与分析的一种重要方法。分层γ扫描时,探测器在测量当前层的时候会受到临近层放射性的干扰,层间串扰是导致样品核素总量检测值与实际值产生较大误差的重要因素之一。通过层间补偿的方法确定核废物桶每层样品的校正系数,采用蒙特卡罗(Monte-Carlo,MC)模拟与实验测量对探测张角覆盖废物桶的体积重叠部分进行准确校正。实验结果表明,废物桶样品校正值与实验值误差均在10%以内,精确度提高了5%。在测量和计算误差存在的条件下,可以准确估计出放射性废物桶内核素放射性活度,提高检测精度。     

层析γ扫描透射测量的计算机模拟研究

层析γ扫描方法是非破坏性评价中的一种重要方法,在核保障技术、核废物处理方面具有重要的应用。本工作结合实际问题,构造了层析γ扫描（TGS）透射测量仿真模型,建立了计算机模拟仿真平台,为TGS图像重建软件的计算机模拟研究奠定了基础。     

双探测位置分段γ扫描系统研究

本文以双探测位置的分段γ扫描技术为基础,建立了环放射源探测效率的理论计算方法,其能根据放射源所处的实际位置实时计算出探测效率。在此基础上研发了一套探测系统,实现了对废物桶的自动化探测。使用该系统对单个及多个60 Co和137 Cs及聚氨酯和木头组成的模拟桶进行测量。测量单个及多个放射源活度相对误差平均值分别为10%和7.9%,优于使用传统分段γ扫描技术的探测结果,最后根据测量环境估算了探测系统的最小探测限。     

阵列探测器层析γ扫描自适应检测软件设计

层析伽马扫描(TGS)是一种先进的核废物桶无损检测技术,通过γ探测器对核废物桶进行扫描,可准确地实现核废物桶内放射性核素的定性、定量和定位分析。然而,在未知桶内介质情况下,传统固定探测时间的扫描方式可能导致能谱计数不足,限制了对废物桶的检测效率和准确性。针对该问题,提出一种基于特征峰净峰面积实时反馈的核废物包装体自适应扫描方法,并设计实现了阵列探测器层析γ扫描自适应检测软件系统。软件基于WPF平台和MVVM开发框架,使用西门子S7-1200可编程逻辑控制器设计自动检测流程,实现对扫描过程的自动精准控制。实验测试中,使用137 Cs放射源对桶内三种不同介质进行透射检测和图像重建,同时对软件功能进行了验证。结果表明,提出的方法可准确重建出桶内介质空间位置分布,有效提高了核废物桶的检测效率,为核废物桶快速扫描提供了新思路。     

边界体素处理方式对层析γ扫描技术的透射重建质量的影响

用层析γ扫描技术(TGS)对废物桶进行透射重建时,通常将桶边界处的不规则体素近似为规则的立方体体素。为探究边界体素处理方式对透射重建质量的影响,采用代数重建算法(ART)和极大似然期望最大化算法(MLEM),用MCNP程序分别模拟计算将边界体素分别视为不规则体素和规则体素的两种处理方式对透射重建质量的影响。计算结果表明:将不规则的桶边界体素近似为规则的立方体体素会使透射重建所得线性衰减系数出现较大误差,应采用实际的不规则桶边界体素方式进行透射重建,且相对于ART算法,MLEM算法更适合作为TGS技术的透射重建算法。     

层析γ扫描透射图像重建算法研究

研究了核电厂废物桶中放射性核素活度测量校正算法,并用计算机以1:2模型模拟核电厂实际废物桶来验证所研究的算法.结果表明:与现有的算法相比,本研究的算法误差较小.而且算法的实际应用性强,能很好满足层析γ扫描fromographic gamma scanning,TGGS)技术装置的要求.     

核安全与保障分段式γ扫描测量装置研究进展

分段γ扫描测量技术具有对不均匀物料进行非破坏性分析的特点，在核材料与核废物领域得到了广泛应用。根据我国核材料管理技术的要求，核保障室开发了分段式γ扫描测量装置（SGS），该装置可用于核设施非均匀核废料中铀、钚含量的定量分析。     

SGS无源效率刻度MC模拟研究

本文基于中国原子能科学研究院研制的SGS装置,运用无源效率刻度方法,建立与实际严格匹配的蒙特卡罗模拟计算模型。运用该模型,依据待测对象的典型特征完成了探测效率数据库的运算,解决了探测效率刻度用时较长的问题。在该装置上展开了200 L放射性废物桶的验证实验,平均相对偏差控制在20%以内,单桶测量时间30 min以内,提高了SGS技术的探测效率。     

基于深度神经网络的放射性废物桶γ能谱解析方法

在核电厂放射性废物桶测量中,为了解决传统γ能谱解析方法存在的核素误识别和峰面积计算精度较差的问题,提出了基于深度神经网络的γ能谱解析方法.深度神经网络以γ能谱全谱数据作为分析对象,无需传统方法的谱线平滑、寻峰等工作.利用蒙特卡罗模拟得到的γ谱线作为神经网络的数据集,在秦山核电一期200 L钢桶的三种不同介质内置5种γ源...     

分层γ扫描定量分析中层内放射性非均匀分布影响分析

分层γ扫描(SGS)测量分析方法是核废料与放射性废物定量测量的重要手段,被测样品层内放射性均匀分布是SGS分析方法的基本假设之一。本文采用蒙特卡罗方法模拟计算与实验验证相结合,研究了样品层内放射性非均匀分布对SGS测量分析误差的影响趋势和影响程度。研究表明,当实际样品的层内放射性分布偏离均匀假设时,会导致SGS分析结果偏离实际含量。这一结论与实际测量结果一致。     

层析γ扫描透射图像重建方法

研究了层析γ扫描(TGS)透射图像，并用两种TGS线性衰减系数重建方法进行TGS透射图像的计算机模拟仿真。结果表明：与国外文献报道的算法相比较，本文采用的两种重建方法的误差小、适应范围广，并能满足实际TGS装置的要求。     

桶装α废物分类检测装置研制

基于无源中子测量方法的桶装α废物分类检测装置研制已基本完成。该装置（图1）主要用于中、低密度桶装固体放射性废物定量测量，通过分析与计算，可获得桶中的α活度浓度，并参照我国放射性废物分类标准（GB9133--1995），区分出α废物，以便对放射性废物进行科学、合理处置，降低处置费用。     

Monte-Carlo统计迭代图像重建算法

线性衰减系数图像重建是层析γ扫描(TGS)的一个核心问题。本文从粒子输运方程出发，应用Monte-Carlo方法，提出了一种基于Monte-Carlo方法的统计迭代图像重建算法。模拟结果表明，与一般TGS图像重建算法相比，该重建算法的重建图像误差大为减小，能够满足TGS装置的要求。     

分层γ扫描层间串扰影响研究

分层γ扫描(SGS)测量分析方法是核废料与放射性废物定量测量分析的重要手段。其中,由于分层形成的临近层对当前层测量的干扰（层间串扰）是分析结果误差的来源之一。本工作研究了串扰及测量和计算误差对串扰方程组解的影响,并通过实验测量和Monte-Carlo模拟计算予以印证。结果表明：在测量和计算误差存在的条件下,适当的串扰对样品中物料总含量分析结果的影响较小。如果希望得到每一分层中物料含量的准确数据,则需对串扰及测量和计算误差有更严格的要求。     

基于双探测器校正的分段γ扫描技术研究

将探测器对准废物桶两个不同偏心位置进行测量,由两个位置计数率比值,确定桶内放射源所在等效半径位置,从而计算其活度。对非均匀样品进行了测量,结果显示,测量结果误差在10%以内。     

分段γ扫描系统物理设计的改进

分段扫描系统（SGS）是一种常用γ无损测量分析装置，用于分析中、低密度介质中含铀钚物料或可回收核废料，也可用于分析放射性废物中的核素含量。在原SGS基础上，改进设计主要涉及以下两个方面的：1）将实验刻度方法改为蒙特卡罗模拟与实验刻度相结合的方法，扩展了分析的适用范围和适用对象；