[发明专利]基于点源空间效率函数的层析γ扫描体素效率刻度方法

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、计算繁冗的层析γ扫描体素效率刻度方法。该方法首先采用MCNP程序计算在TGS系统探测空间和多个γ射线能量下的离散点源效率，结合所提出的点源空间效率函数模型，采用多元非线性回归拟合方法，建立效率刻度函数。其次根据实际核废物桶体素划分方式确定各体素中心位置坐标，通过TGS发射测量获取γ射线能量。最后将体素中心位置坐标和γ射线能量带入效率刻度函数，快速、准确的计算各个体素的效率。采用该方法在探测系统不变的情况下，对于探测区域内的任意核废物桶位置、断层个数、体素划分方式及体素个数，均可快速、准确实现体素效率刻度，使刻度实现过程通用化、简单快捷化，且效率刻度工作量小。

技术领域

本发明涉及在核废物桶层析γ扫描分析过程中，一种基于点源空间效率函数的体素效率刻度的方法。

背景技术

在核废物桶γ无损检测分析中，层析γ扫描技术(Tomographic Gamma Scanning，TGS)是将CT成像理论应用到非均匀核废物桶无损检测技术中，实现了桶内介质线衰减系数的三维成像、放射性核素含量分布的三维成像，能够分析出放射性核素的种类、含量、位置信息。TGS技术是目前公认的最先进的检测技术之一。

TGS技术实现核废物桶的检测分析，分为透射测量和发射测量两个部分，通过透射测量重建桶内介质线衰减系数分布图像，通过发射测量重建桶内放射性核素活度分布图像。在透射测量中，先将核废物桶纵向分为若干断层，再将每一断层划分为若干体素，通过准直后的γ射线束对每一断层进行透射扫描，结合被检测桶的平移和旋转，最终完成核废物桶的TGS检测。根据γ射线衰减定律，窄束γ射线在物质中的衰减规律：

I_i＝I₀·exp(-μx)

式中，I₀为原始射线强度，I_i为经过物质衰减后的射线强度，μ为线衰减系数，x为衰减距离。因此，核废物桶TGS透射测量的过程，可以描述为：

令I_i/I₀＝P_i，定义V_i＝-ln(P_i)，则有：

式中，I₀为未放置核废物桶时的探测器计数率，I_i为放置核废物桶时的探测器计数率，μ_j为第j个体素的线衰减系数，x_ij为在第i次测量位置时γ射线穿过第j个体素的径迹长度。通过求解TGS透射测量方程，重建不同γ射线能量的线衰减系数分布图像(TGS透射图像)。通过重建的透射图像，对桶内核素自发γ射线在体素中的线衰减系数进行校正。

在TGS发射测量中，关闭透射源，以同样的扫描方式，测量核废物桶中的放射性核素，获取放射性核素种类和特征峰计数。根据放射性样品活度计算：

式中，A为放射性活度，n为探测器计数率，ε为探测效率，f为γ射线发射率分支比。因此，TGS发射测量的过程，可以描述为：

F_ij＝ε_ijD_ij