[發明專利]體素衰減效率加權平均的SGS斷層效率刻度方法

有效

• 申請號: 201811043829.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN110887853B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 鄭洪龍;庹先國;石睿;李懷良;李志剛;何艾靜;母襄樊;王葉藺;劉威
• 申請（專利權）人: 四川理工學院;西南科技大學
• 主分類號: G01N23/044
• 分類號: G01N23/044
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 李玉興

本發明公開了一種解決已有方法通用性差、工作量大、準確度低問題的體素衰減效率加權平均的SGS斷層效率刻度方法。該方法首先通過建立空間點源效率函數確定SGS斷層體素的無衰減效率，然后計算體素發射的γ射線進入探測器過程中在不同斷層里的衰減長度，結合各斷層的線衰減系數確定體素的衰減效率，最后對斷層中所有體素的衰減效率進行加權平均，實現斷層的衰減效率刻度。采用該方法在探測系統不變的情況下，對探測區域內的任意核廢物桶位置、斷層個數和體素個數，可快速實現斷層衰減效率刻度，使刻度實現過程通用化、簡單快捷化，避免了蒙特卡羅方法計算量巨大的局限，同時相比傳統方法提高了效率刻度準確度。

技術領域

本發明涉及在核廢物桶分層γ掃描分析過程中，一種基于體素衰減效率加權平均的SGS斷層效率刻度方法。

背景技術

眾所周知的：在核廢物桶γ無損檢測分析中，分層γ掃描技術(Segmented GammaScanning，SGS)可快速實現核廢物桶內放射性核素的定性和定量分析。采用SGS技術對200L核廢物桶進行檢測，首先將整個核廢物桶進行縱向分為若干層，然后對每一斷層進行勻速旋轉，實現每一斷層的樣品介質和放射性核素等效均勻分布，通過透射測量和發射測量，實現核廢物桶內放射性核素識別和活度計算。

在透射測量中，通過外置透射源發射的多能量γ射線對核廢物桶每一斷層進行透射，獲取每一斷層介質的γ射線衰減系數，線衰減系數計算如下：

式中，I₀(E)為能量為E的入射γ射線強度，I_i(E)為穿透斷層后的γ射線強度，μ_i(E)為廢物桶第i層介質的γ射線衰減系數，d為核廢物桶直徑。

在發射測量中，關閉透射源，測量核廢物桶斷層中的放射性核素，獲取放射性核素種類和特征峰計數，結合透射測量所得線衰減系數計算衰減效率，從而得到斷層放射性核素活度：

F_i(E)＝exp(-μ_i·R)

ε_i(E)＝ε₀(E)·F_i(E)

式中，F_i(E)為衰減因子，R為桶的半徑，ε₀(E)為無衰減探測效率，ε_i(E)為衰減效率，n_i(E)為特征峰計數，f(E)為發射率分支比，t為測量時間，A_i(E)為斷層放射性核素活度。

結合透射測量和發射測量，完成核廢物桶所有斷層的SGS掃描分析，將每一層的活度求和，實現整個核廢物桶放射性活度的計算：

式中，A(E)為核廢物桶放射性活度，I為總層數。

如上的傳統SGS方法，采用斷層中心點源效率ε₀(E)和以桶半徑R為衰減長度的衰減因子F_i(E)，計算得到該層樣品的中心衰減效率ε_i(E)，而沒有考慮斷層所有位置的衰減效率，這與放射性核素等效均勻分布不符。同時，在發射測量中，探測器在對當前層樣品進行探時，鄰近多層樣品發射的γ光子會進入探測器，傳統方法沒有考慮層間串擾校正的問題，導致目前SGS方法檢測精度很低，誤差很大。目前，研究人員提出的殼源法進行效率刻度，仍然需要制作實驗線源，同時該方法局限于只適用整個桶內所有樣品介質相同的情況，對于各層樣品介質的密度不相同時則無法計算。

根據實際的核廢物桶SGS檢測，每一斷層的樣品介質和放射性核素是等效均勻分布的，但各斷層之間的樣品介質和放射性核素分布是不相同的，同時必須考慮層間串擾效應，活度計算如下：