[发明专利]体素衰减效率加权平均的SGS断层效率刻度方法

说明书

本发明公开了一种解决已有方法通用性差、工作量大、准确度低问题的体素衰减效率加权平均的SGS断层效率刻度方法。该方法首先通过建立空间点源效率函数确定SGS断层体素的无衰减效率，然后计算体素发射的γ射线进入探测器过程中在不同断层里的衰减长度，结合各断层的线衰减系数确定体素的衰减效率，最后对断层中所有体素的衰减效率进行加权平均，实现断层的衰减效率刻度。采用该方法在探测系统不变的情况下，对探测区域内的任意核废物桶位置、断层个数和体素个数，可快速实现断层衰减效率刻度，使刻度实现过程通用化、简单快捷化，避免了蒙特卡罗方法计算量巨大的局限，同时相比传统方法提高了效率刻度准确度。

技术领域

本发明涉及在核废物桶分层γ扫描分析过程中，一种基于体素衰减效率加权平均的SGS断层效率刻度方法。

背景技术

众所周知的：在核废物桶γ无损检测分析中，分层γ扫描技术(Segmented GammaScanning，SGS)可快速实现核废物桶内放射性核素的定性和定量分析。采用SGS技术对200L核废物桶进行检测，首先将整个核废物桶进行纵向分为若干层，然后对每一断层进行匀速旋转，实现每一断层的样品介质和放射性核素等效均匀分布，通过透射测量和发射测量，实现核废物桶内放射性核素识别和活度计算。

在透射测量中，通过外置透射源发射的多能量γ射线对核废物桶每一断层进行透射，获取每一断层介质的γ射线衰减系数，线衰减系数计算如下：

式中，I₀(E)为能量为E的入射γ射线强度，I_i(E)为穿透断层后的γ射线强度，μ_i(E)为废物桶第i层介质的γ射线衰减系数，d为核废物桶直径。

在发射测量中，关闭透射源，测量核废物桶断层中的放射性核素，获取放射性核素种类和特征峰计数，结合透射测量所得线衰减系数计算衰减效率，从而得到断层放射性核素活度：

F_i(E)＝exp(-μ_i·R)

ε_i(E)＝ε₀(E)·F_i(E)

式中，F_i(E)为衰减因子，R为桶的半径，ε₀(E)为无衰减探测效率，ε_i(E)为衰减效率，n_i(E)为特征峰计数，f(E)为发射率分支比，t为测量时间，A_i(E)为断层放射性核素活度。

结合透射测量和发射测量，完成核废物桶所有断层的SGS扫描分析，将每一层的活度求和，实现整个核废物桶放射性活度的计算：

式中，A(E)为核废物桶放射性活度，I为总层数。

如上的传统SGS方法，采用断层中心点源效率ε₀(E)和以桶半径R为衰减长度的衰减因子F_i(E)，计算得到该层样品的中心衰减效率ε_i(E)，而没有考虑断层所有位置的衰减效率，这与放射性核素等效均匀分布不符。同时，在发射测量中，探测器在对当前层样品进行探时，邻近多层样品发射的γ光子会进入探测器，传统方法没有考虑层间串扰校正的问题，导致目前SGS方法检测精度很低，误差很大。目前，研究人员提出的壳源法进行效率刻度，仍然需要制作实验线源，同时该方法局限于只适用整个桶内所有样品介质相同的情况，对于各层样品介质的密度不相同时则无法计算。

根据实际的核废物桶SGS检测，每一断层的样品介质和放射性核素是等效均匀分布的，但各断层之间的样品介质和放射性核素分布是不相同的，同时必须考虑层间串扰效应，活度计算如下：