[發明專利]核設施源項三維分布快速重建方法、裝置、設備及介質

有效

• 申請號: 202010513588.6
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111667571B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 宋英明;張澤寰;胡湘;袁微微
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F30/27;G06N3/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 巴翠昆

本申請公開了一種核設施源項三維分布快速重建方法、裝置、設備及介質，包括：采用蒙特卡羅粒子輸運程序構建源項幾何模型，并進行輻射場的計算；從計算結果中提取空間輻射場數據和源項活度的三維分布數據，根據源項分布構建相同大小的源項位置矩陣，產生深度學習訓練樣本，構建并訓練深度神經網絡模型；將實際的輻射場劑量矩陣和源項位置矩陣進行變換處理后輸入至訓練好的深度神經網絡模型，對源項活度的三維分布數據進行預測；對輸出結果與實際值之間的誤差進行驗證。本申請通過構建并調參得到合適的深度神經網絡，實現不局限于具體物理模型的源項活度三維分布的快速重構，可通過深度學習智能化反演重建，快速得到任意指定位置處的源項活度值。

技術領域

本發明涉及輻射防護與核安全領域，特別是涉及一種核設施源項三維分布快速重建方法、裝置、設備及介質。

背景技術

放射性源項特征是對核設施進行退役或處理的非常重要的前提依據，在實際核設施復雜源項的輻射場景中，由于源項的活度和三維分布情況往往是未知的且存在較大的不確定性，受測量手段的限制，直接測量放射性物質的組成和數量是十分困難的，且測量結果也只是源項在某個局部的表象。因此，一般需采用分析計算的方式得到源項數據。三維輻射場是反映一個核設施內真實外照射分布的數據庫，可以通過測量獲得所需的輻射場數據，利用輻射場劑量率的測量值來反向計算源項活度。通過分析三維輻射場，不僅可以確定輻射熱點的位置，還可以重構出設備或管道中放射性物質的等效活度三維分布情況，進而建立有效的屏蔽措施，實現現場精細化的輻射防護最優化分析。

目前，采用物理擬合或數值插值法進行源項反演，只能處理簡單固定模型的放射性活度計算，且對輸入輸出之間的物理相關性要求較高，無法很好地對核設施復雜源項、強各向異性分布情況下的三維源項活度分布進行重構。

因此，如何對核設施復雜源項、強各向異性分布情況下的三維源項活度分布實現智能化快速重構，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種核設施源項三維分布快速重建方法、裝置、設備及介質，可以通過深度學習智能化反演重建，快速得到任意指定位置處的源項活度值。其具體方案如下：

一種核設施源項三維分布快速重建方法，包括：

采用蒙特卡羅粒子輸運程序構建源項幾何模型，并進行輻射場的計算；

從計算結果中提取空間輻射場數據和源項活度的三維分布數據，根據源項分布構建相同大小的源項位置矩陣，產生深度學習訓練樣本，構建并訓練深度神經網絡模型；

將實際的輻射場劑量矩陣和源項位置矩陣進行變換處理后輸入至訓練好的所述深度神經網絡模型，對源項活度的三維分布數據進行預測；

對輸出的源項活度的三維分布數據結果與實際值之間的誤差進行驗證。

優選地，在本發明實施例提供的上述核設施源項三維分布快速重建方法中，采用蒙特卡羅粒子輸運程序構建源項幾何模型，并進行輻射場和源項空間幾何分布矩陣的計算，具體包括：

根據源項分布情況，對所述源項進行網格劃分；

根據劃分為多個區域后的所述源項，采用蒙特卡羅粒子輸運程序構建源項幾何模型；

采用蒙特卡羅粒子輸運程序通用源SDEF卡，產生一定分布的源項數據；

將所述源項以外的區域設置為非感興趣區域，在所述源項外部設置設定大小的立方體空間并進行網絡劃分，對劃分后的所述立方體空間進行源項活度的三維分布的統計；

對多組不同源項幾何參數進行隨機抽樣，批量產生蒙特卡羅計算文件，調用蒙特卡羅粒子輸運程序進行輻射場計算。

優選地，在本發明實施例提供的上述核設施源項三維分布快速重建方法中，在構建深度神經網絡模型之前，還包括：