一种非均匀分布源探测效率计算及模拟装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种非均匀分布源探测效率计算及模拟装置，包括探测器、点源、面源；所述点源在半径为R范围内不同位置处来模拟按一定概率密度函数分布的面源；所述面源的半径为R，面源模拟的厚度为H，面源放置在0～H范围内不同高度位置，来模拟按一定概率密度函数分布的体源；所述探测器位于面源、点源的正下方，用于实验模拟计算按一定概率密度函数分布的半径为R的面源和半径为R，厚度为H的体源的探测效率。本发明对非均匀分布放射源进行研究，对于按一定概率密度函数分布的面源和体源，建立了它们的概率分布函数和均匀分布面源和体源探测效率的计算关系。相对层析γ扫描技术，大大简化了测量过程。
【专利说明】一种非均匀分布源探测效率计算及模拟装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核技术应用领域中发现和确定按概率密度函数分布情况下源的探测 效率的探测技术。具体涉及测量对象按一定概率密度函数分布的体源和面源、点源、探测器 等装置的探测效率计算及模拟方法。
【背景技术】
[0002] 我国的核废物处置厂、核电站、核武器生产研制地，都有许多待分析的核废料和核 废物，不仅包含未知量的 235U、239Pu和其它特种核材料，而且它的物理、化学形态复杂，介质 和要回收的铀、钚分布极不均匀，很难从中取得具有代表性的样品进行化学破坏法分析。 较为理想的分析技术是采用无损分析（Non-DestructiveAssay-NDA)中的层析γ扫描 (TomographicGammaScanner-TGS)技术，测量时，该方法不需要改变样品物理和化学形 态，就可以准确分析出样品中所含的放射性核素及其含量，样品源的非均匀性成为此类样 品分析的关键影响因素。但是该技术设备复杂庞大，且算法及数据处理运算过程也比较繁 杂。其中原因是没有针对样品源的非均匀性开展系统理论研宄，因此有必要开展源的非均 匀性理论和实验研宄工作。同时，在环境放射性测量领域，体源和面源中放射性核素并不都 是均匀分布的，例如就地γ谱仪搜索扫描测量细化污染区边界，确定污染范围；初步给出 现场放射性分布趋势；进行"热粒子"、"放射性汇集点"、"放射性汇集区"的测量；以及一些 无损采集的沉积多年的样品进行实验室γ谱测量分析，这些测量都没有很好地解决源的 非均匀分布所带来的误差。
[0003] 在进行放射性测量分析时将非均匀分布当作均匀分布会产生很大的测量误差，通 过研宄发现，主要是由于源的非均匀性导致其探测效率产生了很大的偏差。本专利主要针 对面源和体源核素非均匀分布展开了HPGe探测器探测效率的理论计算及实验研宄工作。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是提供一种确定非均匀分布情况下面源和体源探测效率的方法，其解 决了现有探测方法无法准确判定非均匀分布放射性测量对象的活度浓度值技术问题，本发 明大大减小测量设备的复杂性，减少了工作量，提高了测量精度。
[0005] 本发明的技术解决方案是：
[0006] 一种非均匀分布源探测效率计算及模拟装置，其特殊之处是：
[0007] 包括探测器、点源、面源；
[0008] 所述点源在半径为R范围内不同位置处来模拟按一定概率密度函数分布的面源；
[0009] 所述面源的半径为R，面源模拟的厚度为Η，面源放置在0?H范围内不同高度位 置，来模拟按一定概率密度函数分布的体源；
[0010] 所述探测器位于面源、点源的正下方，用于实验模拟计算按一定概率密度函数分 布的半径为R的面源和半径为R，厚度为H的体源的探测效率。
[0011] 一种非均匀分布源探测效率计算方法，包括以下步骤：
[0012] 1)按下式计算放射性核素沿半径方向一定的概率密度分布时面源探测效率 εd(r)：
[0013]
[0014]其中：
【权利要求】
1. 一种非均匀分布源探测效率计算及模拟装置，其特征在于： 包括探测器（1)、点源（2)、面源（3); 所述点源（2)在半径为R范围内不同位置处来模拟按一定概率密度函数分布的面源； 所述面源（3)的半径为R，面源模拟的厚度为H，面源放置在0?H范围内不同高度位 置，来模拟按一定概率密度函数分布的体源； 所述探测器（1)位于面源（3)、点源（2)的正下方，用于实验模拟计算按一定概率密度 函数分布的半径为R的面源和半径为R，厚度为H的体源的探测效率。
2. -种非均匀分布源探测效率计算方法，其特征在于：包括以下步骤： 1) 按下式计算放射性核素沿半径方向一定的概率密度分布时面源探测效率ed(r):
其中： ep(r)表示均匀分布情况下点源探测效率函数， 表示核素随半径方向的概率分布密度函数， 2) 按下式计算放射性核素沿厚度方向一定的概率密度分布时体源探测效率ev: 其中：
汉句表示核素随厚度方向的概率分布密度函数；ed(h)表示均匀分布情况面源效率函数。
3. -种非均匀分布面源探测效率模拟方法，其特征在于：包括以下步骤： 1) 假设核素沿面源半径方向是按一定概率密度函数分布，计算不同半径处核素分布的 概率值贫/'); 2) 将概率值汉r)按半径最大位置处进行归一化处理，即将所有贫r)值除以该位置处 的值，得到汉r)'值； 3) 将点源活度A乘以汉r)'得到面源活度沿半径方向一定概率密度函数分布，按下经 一定积分处理得到一定分布面源的平均活度浓度值，单位Bq/cm2:
4) 点源在不同半径处的峰计数率f(r)乘以p(r)'得到峰计数率沿半径方向一定概率 密度函数分布，按下式经过一定积分处理，得到一定概率密度函数分布的面源平均峰计数 率值，单位cps/cm2:
5)根据面源平均计数率、面源平均活度浓度和射线分支比利用探测效率计算公式求出 探测效率。
4. 根据权利要求3所述的非均匀分布面源探测效率模拟方法，其特征在于：步骤5中 的探测效率计算公式是：
其中： ep(r)表示均匀分布情况下点源探测效率函数， 炉(「)表示核素随半径方向的概率分布密度函数。
5. -种非均匀分布体源探测效率模拟方法，其特征在于：包括以下步骤： 1) 假设核素沿体源厚度方向是按一定概率密度函数分布，计算不同厚度处核素分布的 概率值供/2); 2) 将概率值汉句按厚度最厚位置处进行归一化处理，即将所有汉句值除以该位置处 的值，得到汉句'值； 3) 将面源活度Bq乘以贫句'，得到体源活度沿半厚度方向一定概率密度函数分布，按 下式经过一定积分处理，得到一定分布体源的平均活度浓度值，单位Bq/cm3:
4) 面源在不同厚度处的峰计数率f(h)乘以贫/2)'，得到峰计数率沿厚度方向一定概率 密度函数分布；按下式经过一定积分处理，得到一定概率密度函数分布的平均峰计数率值fv，单位cps/cm3:
5) 根据体源平均计数率、体源平均活度浓度和射线分支比利用探测效率计算公式求出 探测效率。
6. 根据权利要求5所述的非均匀分布体源探测效率模拟方法，其特征在于：步骤5中 的探测效率计算公式是： 其中：
汉句表示核素随厚度方向的概率分布密度函数； ed(h)表示均匀分布情况面源效率函数。
【文档编号】G01T1/00GK104483693SQ201410816665
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】田自宁, 欧阳晓平, 李雪松, 张忠兵, 阮金陆, 宋纪文, 金鹏 申请人:西北核技术研究所