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。     

宇宙线缪子散射成像模拟与算法研究

本文验证了基于Micromegas探测器的宇宙线缪子散射成像系统进行快速核材料检测的可行性,并对实验室宇宙线缪子成像系统原型进行参数估算。基于Geant4程序开发了用于模拟宇宙线缪子物理过程、传输径迹及Micromegas探测器响应的模拟程序。在模拟数据的基础上,实现并改进了两种主要的宇宙线缪子散射成像算法。根据模拟和成像结果,1 m×1 m成像系统可在10 min内检测到被重元素屏蔽的核材料。10 cm×10 cm成像系统的缪子事例触发率为0.16 s^-1,要获得较为清晰的成像结果,要求探测器位置分辨率达到300 μm,探测器增益为1 000时实际测量事例至少需要20 h。     

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。     

非均匀形核对辐照诱导钨内微结构演化行为影响的团簇动力学模拟

金属钨(W)及其合金作为未来聚变堆最具应用前景的面向等离子体结构材料(PFMs),其服役性能直接影响聚变堆长期服役的安全性,辐照诱导W及其合金内微结构演化导致的辐照脆化现象始终是限制其工程应用的关键因素。本文基于分子动力学计算结果,进一步完善了辐照诱导材料微结构演化行为的团簇动力学模型,采用更加完备的物理模型描述材料内辐照缺陷的产生行为,并进一步探讨了W基体内辐照缺陷产生过程对微结构演化行为的影响。模拟结果表明,高能初始离位原子(PKA)诱发级联碰撞直接产生的缺陷团簇是W内位错环、空洞演化中最重要的形核机制;非均匀形核所产生的间隙团簇的扩散行为对位错环的长大行为有重要影响,会导致位错环尺寸分布中出现亚尖峰与台阶状形貌。     

CT图像重建方法在半影成像中的应用

CT图像重建方法和半影成像是两种传统的辐射图像诊断方式。将CT图像重建方法应用到半影图像数据处理中,探索出一种新的半影图像处理方法。在新的半影编码孔图像数据处理中,首次应用了与图像诊断系统点扩散函数无关的编码孔图像处理方法,解决了传统编码孔图像处理中由于图像诊断系统点扩散函数不确定带来的技术难题。在理论研究的基础上进行了半影模拟成像及图像重建,获得了理想的研究结果。