宇宙射线μ子探测裂变核材料的模拟研究

平均能量为3~4 GeV的宇宙射线μ子在海平面的通量约为1/(cm2.min),这些μ子有很强的穿透力,能够穿透目前常用的防护层。μ子与物质作用主要发生小角度库伦散射,散射角与物质的原子序数有关。利用μ子穿过不同物质时所产生的散射角不同来辐射成像,研究μ子的累计通量条件下,辨别低、中、高Z三类物质的可行性。     

基于能损计算的快速μ子吸收成像模拟研究

μ子吸收成像技术使用天然存在的宇宙射线μ子作为辐射源,能够对大尺寸物体实现无损探测。在μ子吸收成像的应用研究中,进行成像的模拟分析是重要的一步。目前大部分的成像模拟通过蒙特卡罗方法模拟μ子在待测物体中的输运来实现,但使用蒙特卡罗方法进行模拟一般需要较长时间,不适用于一些需要快速得到模拟结果的场景。本文基于μ子在待测物体中的能损计算,实现了快速μ子吸收成像模拟,弥补了蒙特卡罗模拟用时过长的不足。具体地,本文根据待测物体的已知结构,通过能损与通量计算,获得μ子剩余通量的分布,进而实现成像。本文以胡夫金字塔为例,将构建的快速模拟过程与蒙特卡罗模拟进行比较,初步结果表明,使用本文的快速μ子吸收成像模拟获得的胡夫金字塔内部成像结果与蒙特卡罗模拟基本一致,快速模拟得到的通量值与蒙特卡罗模拟得到的通量值平均相差小于5%,快速模拟用时约为蒙特卡罗模拟的1/240。     

宇宙射线μ子成像重建算法研究

图像重建算法是成像技术中的重要组成部分。介绍了基于多次库仑散射的宇宙射线μ子成像基本原理,系统研究了现有μ子的成像算法,通过对模拟实验成像结果的对比,分析了各种算法的特点,总结了各种算法在成像精度和运算速度上的优点与不足,并在此基础上,对μ子成像算法未来的发展趋势进行了探讨。     

宇宙射线μ子探测裂变核材料的成像算法

宇宙射线μ子探测作为一种清洁源、深穿透、真正识别裂变核材料的新方法正在世界范围内日益受到重视,我国也在反恐领域开展此项研究,论文介绍了研究工作中图像重建算法(PoCA算法、期望最大化算法)以及算法模拟实验结果和分析,模拟结果初步证明了宇宙线μ子进行特殊核材料检测的可行性以及图像重建算法的有效性.     

灰色聚类理论在屏蔽泵状态评估中的应用

针对屏蔽泵样本少、可测性和维修可达性差的特点,将灰色聚类理论应用于屏蔽泵的状态评估。该方法兼顾小样本和样本区间模糊性,根据各聚类指标的状态划分,利用白化函数将各聚类指标白化、量化,并根据各聚类指标的重要度给出其权重。用得到的各聚类指标的量化值和权重进行聚类,给出屏蔽泵所属的状态。结果表明,该方法客观合理,适用于如屏蔽泵等样本少的核动力设备的状态评估。     

宇宙线μ子散射成像技术研究进展

为进一步深入开展宇宙线μ子散射成像技术研究,发挥其在国土安全、防范核走私、核不扩散等方面的重要作用。论文综述了国内外在宇宙线μ子散射成像技术上的研究进展情况,提出了一些存在的问题以及未来的研究方向。     

基于卷积神经网络的μ子散射成像材料识别方法研究

本文采用卷积神经网络的机器学习方法进行了μ子成像的材料识别,通过迭代训练数据获得最优模型并测试样品在不同测量时间下的识别准确度。在中国原子能科学研究院的μ子散射成像装置上开展了不同材料的测试实验,根据实验测量数据进行径迹重建并计算μ子的入射和散射角,构建基于卷积神经网络结构的材料识别模型进行特征提取,实现对材料的分类识别,并进一步引入残差和特征矩阵提高了材料的识别准确度。实验结果表明,对于10 cm×10 cm×10 cm的钨块,材料识别准确度在测量5 min时达到99.1%,在测量10 min时达到100.0%。这种基于卷积神经网络的方法为μ子散射成像材料识别提供了一种新途径。     

宇宙射线μ子探测高Z材料的仿真研究

利用Geant4建立宇宙射线μ子探测高Z材料的仿真系统,采用最大似然算法,研究用于μ子探测的位置灵敏探测器漂移管的位置分辨率及系统成像时间对成像结果的影响。当漂移管的位置分辨率优于200μm、成像时间在1～2min内可对相对独立的高Z物质快速识别,本研究也为漂移管的设计加工提供了理论依据。     

灰色聚类方法用于地面水环境质量评价

本文简述了灰色系统理论的基本思想,重点介绍了灰色聚类分析方法,并将之用于古交地面水环境质量评价。与水质评价的综合污染指数法和模糊数学方法所得之结果进行了对比,指出了这三种方法之特点。结果表明灰色聚类方法既继承了模糊数学方法的优点,又补充其不完善之处,是一种可行的新的评价方法。     

大面积MRPC宇宙线缪子成像原型装置的研制

大面积位置灵敏探测器阵列是宇宙线缪子散射成像系统的关键部分。研发了适用于研制的73.6 cm×73.6 cm大面积二维读出位置灵敏MRPC探测器上的双精细复用读出电子学,构建了一个包括上下2组、每组各3块大面积MRPC的宇宙线缪子散射成像原型实验装置。该装置通过上下两块塑料闪烁体进行触发,实验数据经过处理后能重建缪子径迹,采用PoCA图像重建算法,获得了散射成像实验图像,结果与蒙特卡罗理论模拟结果相一致,为进一步研究宇宙线缪子成像物理机制、成像算法等提供了良好的实验平台。     

基于加权的核事故聚类分析

核事故对人类的生产生活会造成极其严重的后果.对其进行科学分类是安全管理和核事故处理的重要基础.分析了核事故造成的死亡人数、有害照射总剂量、受照人数、经济损失等多属性特征;通过灰关联度确定了各属性指标的不同权重,定义了事故间的加权指数相似度;根据事故属性指标的相似度,利用基于更为科学的进化聚类分析对事故进行了分类;并以近来全球发生的6起重大事故为例进行了实证分析.提出的事故分类方法,综合考虑了事故造成危害的机理,理论严谨、方法实用有效,可作为有关部门进行核事故分类和核事故处理的决策依据.     

放射性物质运输线路优化方法的研究

在放射性物质运输的活动中,为了使所选取的放射性物质运输线路相对最优,本文在给定的运输起点和终点并且具有时间窗约束的情况下,对运输活动的运输时间、运输成本和运输风险3个关键因素进行综合考虑,将其确立为3个目标向量。根据实际的运输任务,利用灰色关联度分析方法,从3个目标量中确定一个理想化的最优样本,以此为参考样本,通过计算各样本序列与该参考序列的关联度,对被评价对象做出综合比较和排序,选取最优的运输线路。本文为放射性物质运输线路的选择提供了一种分析方法。     

正电子心肌灌注显像剂的临床应用及研究进展

随着正电子发射型断层显像仪（PET）及PET／CT在国内外的逐步推广应用,正电子心肌灌注显像剂的研究也备受关注,PET应用的心肌灌注显像剂有^82Rb ^13NH3和H2^16O,但半衰期均较短（t1/2〈10min）,或需要^82Sr／^82Rb发生器或加速器等原因限制了其应用。近来长半衰期核素^18F标记的新型灌注类显像剂成为研究热点,报道较多的一类显像剂是以心肌细胞线粒体复合物-I（MC—I）为靶点,该类显像在动物体内外试验中均表现出良好的显像性能：心肌摄取快,血流灌注相关性好,滞留时间长。其中又以^18F-BMS747158—02最为突出,除具备上述特性外,还体现出心室放射性摄取均匀,体内生物分布理想的特点,有望成为较理想的正电子心肌灌注显像剂。     

Ionization Induced Scattering of Femtosecond Intense Laser Pulses in Cluster Plasmas

The 45° scattering of a femtosecond (60 fs) intense laser pulse with a 20 nm FWHM (the full width at half maximum) spectrum centered at 790 nm has been studied experimentally while focused in argon clusters at intensity ～ 1016 W/cra2. Scattering spectra under different backing pressures and laser-plasma interaction lengths were obtained, which showed spectral blueshifting, beam refraction and complex modulation. These ionization-induced effects reveal the modulation of laser pulses propagating in plasmas and the existing obstacle in laser cluster interaction at high laser intensity and high electron density.     

Ionization Induced Scattering of Femtosecond Intense Laser Pulses in Cluster Plasmas

The 45°scattering of a femtosecond (60 fs) intense laser pulse with a 20 nm FWHM (the full width at half maximum) spectrum centered at 790 nm has been studied experimentally while focused in argon clusters at intensity - 1016 W/cm2. Scattering spectra under different backing pressures and laser-plasma interaction lengths were obtained, which showed spectral blueshifting, beam refraction and complex modulation. These ionization-induced effects reveal the modulation of laser pulses propagating in plasmas and the existing obstacle in laser cluster interaction at high laser intensity and high electron density.     

Application of X-Ray Computer Tomography for Observing the Deflection and Displacement of Fuel Pins in an Assembly Irradiated in FBR

A nondestructive method making use of X-ray computer tomography (X-ray CT) has been applied to post irradiation examination of fast breeder reactor (FBR) fuel assemblies. In the study, an examination is made of the deflection and displacement of fuel pin in a fuel assembly irradiated to 74.2GWd/t peak burnup in the fast reactor “JOYO.”

In the examination, X-ray CT images of transverse cross sections of fuel pin were obtained at different heights of fuel pin along its axis. Analysis of the resulting images indicated that:

1. The hexagonal wrapper tube had its lateral wall faces slightly bulged outward;

2. The fuel pins loaded in the outermost array were markedly displaced in the direction of wrapper tube, particularly in portions of fuel pin intermediate between positions constrained by wrapping wire.

The latter behavior of fuel pins was substantiated by the contours of fuel pin along its axis, which were derived from cross section images obtained at different levels along axis.

Such fuel pin displacement is surmised to have been caused by thermal stressing of the affected fuel assembly cladding.     

秦始皇陵三号坑兵马俑的模糊聚类分析

秦始皇陵兵马俑举世闻名，但其原料产地至今未明。选取秦始皇陵三号坑的陶俑和陶马样品44个，秦始皇陵兵马俑博物馆附近粘土样品20个，耀州瓷胎样品1个。用中子活化分析（NAA）测量样品中32种元素的含量，将这些数据进行模糊聚类分析，得到动态聚类分析图。结果表明：三号坑兵马俑样品与秦始皇陵附近的垆土关系极为密切，与秦始皇陵附近的黄土关系不太密切，与耀州瓷胎无关。由此推断兵马俑的原料可能取自骊山地区的某些垆土层，烧制兵马俑的窑址可能也在秦始皇陵附近。