使用全谱分析计算航空伽玛能谱测量的本底

开发了一种计算航空伽玛能谱测量本底的新方法.该本底来自3个方面,即飞机、宇宙射线和大气氡的辐射。飞机和宇宙射线这2部分通过适当的校正和监测3—6MeV的“宇宙射线”道可以独立地计算出来。用测得的多道谱直接根据以下观测计算大气本底,对于康普顿连续谱之上的伽玛射线计数来说,来自大气辐射的0.609MeV的~(214)Bi低能光电峰所受到的衰减相对于1.76MeV的~(214)Bi峰而言,比来自地面油的辐射受到的衰减要少得多.由于钍和钾对这些峰的计数率没育显著的贡献,这些峰的计数率可以用来计算氡和轴对所测谱的贡献.与上测探测器方法相比,这种方法看来对由于大气中氡及其子体在垂直分布上变化的影响所产生的误差不敏感.     

自然伽马能谱解谱方法研究

自然伽马能谱测井是根据地层中铀、钍、钾等天然放射性矿物发出的自然伽马射线的能谱确定相应元素含量的测井方法,在油田广泛用于评估地层粘土和泥质含量,谱数据处理是该测井方法的关键.本文结合作者在数控测井系统配接能谱仪器的经验,详细介绍了剥谱法、逆矩阵法和最小二乘法的解谱原理,给出了基于最小二乘法的五能窗解谱测井原理及具体实现方法,并与三能窗进行了测井效果对比,在矿化度较低和重晶石含量较高的地层中能够有效地计算钾、铀、钍的含量,符合现场地质解释.目前这一方法已经在多种地面系统得到验证,在四川、青海等油田取得良好的测井效果.     

基于深度学习模型的伽马能谱解析方法

为提高伽马能谱解析精度,建立专用深度学习模型,含12个残差卷积模块、51个神经网络层、超10⁷个参数;独特设计模型输出,使其直接预测核素出射谱,突破对预设核素库的依赖。选择自建全身计数器测量人体放射性作为实验场景,基于蒙特卡罗模拟构造了数据集,测试实验表明,深度学习模型核素识别率93.3%、活度计算平均误差8.6%,相较峰分析法的62.3%、28.3%,能谱重建法的78.2%、18.7%,浅层ANN模型的81.3%、14.8%,优势明显。实测实验进一步验证了上述结论。所建立方法借助深度学习的多层次特征提取能力与高数值稳定性,实现了全谱信息与伽马射线能量、数量间的复杂映射,具备高准确性、通用性,未来可为多种应用提供技术基础。     

采用自然伽马能谱测井仪研究天然放射性元素的高度和深度分布规律

尝试提出将自然伽马能谱测井仪用于生态环境的研究。对自然伽马能谱测井仪、地面伽马能谱、室内分析、航空伽马能谱测量的同一地点钍、铀、钾元素含量进行对比分析得知,各种方法所得结果具有较好的一致性。通过16口浅层自然伽马能谱测井资料分析黄河三角洲浅层放射性的区域变化状况。研究发现,随着石油勘探开发程度的深入,浅层钍、铀、钾元素含量随之增高。将所采集的数据与地壳中钍、铀、钾元素含量的平均值进行比较,得出黄河三角洲地区的钍、铀、钾元素含量普遍较低的结论。     

钆示踪中子伽马能谱测井方法的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法分别模拟砂岩和石灰岩地层渗钆前后的热中子计数及俘获伽马能谱，研究利用渗钆前后的热中子计数率比R及俘获伽马能谱的计数比n(Gd)/n(H)确定饱和度的方法，确定R及n(Gd)/n(H)与孔隙度Φ、渗钆浓度、饱和度和岩性等影响因素的关系。     

地层元素测井中子-伽马谱解析方法的实际应用

本文利用地层元素测井中子伽马谱的解析理论和解析方法，对两个油田的四口井连续获取的中子伽马谱，用自行设计与研制的软件系统，进行连续处理，获得H、C、O、Si、Ca、Fe、Mg、Al的质量分数随井深的变化曲线。同时，获得新C/O和新Ca/Si比值随井深的变化曲线，即测井曲线。随之利用新C/O比值求得有关井段地层的含油饱和度及划分水淹等级，而且利用元素质量分数求得有关地层的矿物含量，接着求得地层密度、宏观俘获截面和渗透率等。     

Bootstrap方法在航空γ能谱处理中的初步应用

介绍了航空γ能谱的特征和Bootstrap方法的基本原理,把GR-820机载核辐射监测系统测量的距地面300m处的40K窗口γ能谱数据作为小样本,利用Bootstrap方法对该小样本进行分布参数推断并进行抽样得到计算谱,与距地60m处测得的γ能谱数据进行对比,吻合度较高,得到了满意的结果,在一定程度上突破了谱仪硬件限制,为实现航空γ能谱在低活度水平的快速测量提供了可行性技术方案。     

伽马能谱测井在罗辛铀矿勘查中的应用研究

纳米比亚罗辛铀矿床属于白岗岩铀-钍混合型矿床。在一定量矿心分析数据对比基础上,一直沿用γ测井解释结果作为铀资源储量估算的基础数据。针对该伽马测井结果,要经过各种校正,尤其是钍作为一种“干扰”的不可忽视的因素。大量（岩）矿心分析历史数据表明,罗辛铀矿床Th/U比随着矿体走向、倾向以及深度、蚀变、岩性的变化而变化;通过数理统计分析矿心Th/U比采用常数法或者函数拟合方法用于γ测井的钍修正。但利用伽马能谱测井方法可直接获取矿（化）段的铀、钍元素含量。从仪器、数据采集、误差分析、伽马能谱测井解释铀含量与钍修正后γ测井解释铀含量,以及与矿心分析元素含量对比等几方面进行论述,验证该方法的可靠性和可信度。结果表明,伽马能谱测井是一种快速、有效的测井方法,尤其适用于热液型铀矿勘查。     

基于频率比较分析的中子/伽马实时甄别方法

目前有关中子/伽马甄别的方法在一些较极端的环境如空间粒子能谱测量中,由于测量时间长、环境复杂等原因,难以满足需要。本文研究一种基于频率比较分析的中子/伽马甄别方法,对该方法模拟电路的实现方式进行研究,并将其与频率梯度分析法进行了对比。结果表明,该方法拥有更好的甄别性能,既可通过数字电路实现粒子实时甄别,也可通过简单的带通滤波器实现实时甄别,有望应用于空间粒子测量以及探测系统小型化设计中。     

航空γ能谱仪无源效率刻度方法研究

因人工放射性核素的航空γ能谱仪实物刻度模型匮乏,导致难以依据航空γ能谱准确反演地面人工放射性核素的含量。本文基于窄束γ射线指数衰变规律与微积分的思想建立了任意形状的γ辐射源上空航空γ能谱仪无源效率刻度的数值计算模型。通过低空探测实验、高空变化趋势分析、5-100 m高空探测实验证明该模型适用于任意位置点源航空γ能谱仪全能峰探测效率数值计算。同时计算发现在低空探测时不同γ辐射的面源与体源的航空γ能谱仪全能峰探测效率与MCNP5模拟值的相对偏差在±1.5%以内,且含1 460.83 ke V或2 614.533 ke Vγ射线的无限大体源90-150 m探测高空计算结果与石家庄动态带上的实验值相对偏差为8.33%-15.82%。上述实验充分证实该无源效率刻度计算模型适用于航空γ能谱探测实践,为利用航空γ能谱仪寻找丢失放射源及核事故应急监测提供技术支持。     

基于递推关系式的γ能谱全能峰基底扣减方法

为准确估计γ能谱全能峰下侧的基底计数,提出了基于递推关系式的基底扣减方法。首先利用蒙特卡罗模拟给出了单峰和重峰情况下基底的理论形态,然后对模拟中基底的形成过程进行数学抽象,得到相邻两道基底间的递推关系式。利用此关系式,结合边界条件,求解出最终的基底计算公式。实际应用显示,使用该公式于模拟的γ能谱,计算基底与理论基底吻合较好;使用该公式于实测γ能谱,扣减基底后的全能峰的拟合优度优于传统的线性基底扣减法。新的基底扣减方法在原理上更符合基底的形成机制,实际效果也较传统方法好。     

多参数航空地球物理研究的计算机化技术

本文论述了俄联邦近年来随着程控航空地球物理测量系统的研制成功和仪器组成的扩大和质量的提高,为了保证充分开发航空测量方法和仪器的潜力,提高航空地球物理测量的地质效果和经济效益而建立的较新的航空测量技术,并着重阐述了这种技术的最重要的要素,即在高效率现代个人计算机的基础上建立的全套自动计算机设备。使用这套设备能使地球物理研究的全过程完全自动化,完成多参数航测数据的加工处理和解释。采用这种新技术能使应用过程最佳化,测量、资料加工处理和解释在时间上协调并可根据工作过程的模拟结果和资料质量的评价结果及时地控制研究工作,提高研究质量和地质效果。     

基于康普顿散射本底扣除的航空γ能谱测量谱线比大气氡校正方法

大气氡子体释放的γ射线严重影响航空γ能谱测量结果,而谱线比大气氡校正方法是航空γ能谱测量大气氡校正数学方法中校正效果较好的一种。本文在此方法的基础上提出了基于快速傅里叶变换扣除散射射线的谱线比大气氡校正方法,研究了改进后新谱线比法不同组分校正系数和高度之间的关系,建立了新谱线比大气氡校正数学模型,并提出了校正系数的地面饱和模型刻度技术。改进后的谱线比大气氡校正方法的适用性及其校正系数的刻度效率得到了提高,节省了谱线比方法应用成本,解决了传统谱线比大气氡校正方法中校正系数采用谱形拟合方法导致物理含义丢失的问题。     

铀矿勘查中热释光测量与航空γ能谱测量的对比研究

介绍了热释光测量方法在寻找砂岩型铀矿中的应用。经过在已知区、未知区的试验,以及与航空γ能谱测量的对比研究,可以认为热释光测量方法作为一种辅助的找铀手段,简便易行,在大面积覆盖区进行放射性测量找矿上,可以达到“破覆攻深”,快速揭示放射性元素在深部聚散程度的目的,显示出其明显的优势。     

基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法

目前商用反应堆堆内采用的自给能探测器(Self-Powered Detector,SPD)可以实现堆芯中子通量分布的在线测量,但难以测量中子能谱。同时由于一些先进反应堆堆内服役环境更加恶劣,现有的堆内测量系统难以满足先进反应堆堆芯中子场在线测量的需求。本文提出了一种基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法,通过正向中子输运计算构建堆芯相邻截断面之间的能谱响应矩阵,实现反应堆堆芯中子场的反演计算。通过采用两个简化的反应堆模型进行验证,其中对压力容器处反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为14%,在外层燃料组件区域反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为11%,初步验证了本方法的可行性。     

基于拼接裂变矩阵的燃耗计算方法研究

为了实现高效率的输运-燃耗耦合计算,本文基于拼接裂变矩阵理论提出了一种新的燃耗计算方法。拼接裂变矩阵方法使系统的裂变矩阵可以通过预先计算的数据库获得,再根据计算模型的实际工况,按照终点区域性质进行拼接。裂变矩阵数据库采用蒙特卡罗固定源计算得到,堆芯计算也不需要蒙特卡洛模拟,因此可避开耗时的临界计算。本文采用新的燃耗计算方法计算了一个典型两组件模型燃耗600有效满功率天（EFPD）的有效增殖因子和裂变源分布,结果表明燃耗-富集度复合修正比例可将裂变源均方根误差控制在0.7%以下,证明该算法的可行性。     

航空γ能谱测量谱线比法大气氡校正的理论研究

本文介绍了在航空γ能谱测量中,校正航空γ能谱所包含大气氡本底的谱线比法理论基础及其数学模型。通过对谱线比法校正系数的探讨,分析不同组分校正系数和高度之间的关系。在此基础上,提出了校正系数获取的实验途径,避免了谱形数学拟合方法可能引起的问题。     

基于MSP430F4618混合编程的伽玛能谱采集方法研究

为了缩短手持式伽玛能谱仪的测量死时间,完成低电压工作和低功耗设计,采用超低功耗微处理器MSP430F4618与外围信号调理、反符合电路接口,并与片内采样保持和A/D转换器一起,构成能谱信号采集电路。采用C语言和汇编语言混合编程方法,通过汇编编程完成底层信号的采样保持、A/D转换与能谱采集程序设计,通过C语言编程完成系统监控与任务调度程序设计。采用高效DC-DC电路完成由两节可充电5号电池供电的手持式伽玛能谱仪电源设计。应用上述方法研制的伽玛能谱仪样机进行测试,结果表明能谱采集执行时间缩短了2～3倍,即缩短了测量死时间;并且整机工作电流不超过150 mA,两节2 400 mAh的5号可充电电池可供样机持续工作时间超过10小时,能够满足实际应用需求。     

用γ能谱全能峰计数率测量辐射剂量率的方法研究

提出了通过γ能谱全能峰测量吸收剂量的方法,定义了全能峰角响应函数。采用蒙特卡罗方法计算了50 mm×50 mm NaI(Tl)探测器的平均角响应随射线能量的变化,用标准点源137Cs、60Co、152Eu、133Ba和参考辐射场137Cs、60Co、226Ra、241Am进行了实验验证。结果证明,在近似各向同性的条件下,对标准点源的测量结果与理论值相比误差小于2%,对参考辐射场的测量结果与电离室测量结果相差小于3%。该方法适合低能到高能的较宽能谱段剂量率测量,不仅能测出某种核素对总剂量率的贡献,且能同时分辨核素种类,无需实验刻度。