层析γ扫描技术效率矩阵刻度模型研究

摘要

在核材料的生产、加工、运输、贮存和使用中不可避免地会产生一定量的中低放废物，在对这些废物进行最终处置之前必须对其中所含核素及其核素的量进行准确鉴别与测量，检验是否满足中低放废物的入库条件要求并制定相应措施对其进行处置。由于废物桶内固体废物空间密度变化很大，核素分布极不均匀，较为理想的测量方法是无损检测方法，层析γ扫描技术是无损检测方法中较为先进的测量分析技术之一，可以在样品的物理、化学形态不发生任何变化的情况下，准确分析出样品中所含的放射性核素及其含量，主要用于准确定量测定中、高密度非均匀分布介质样品中的放射性核素及其含量。国内学者在该方向上做过一定的理论研究，但并没有最终完成并转化为实际产品，有必要在该方向作进一步研究。 本文主要针对层析γ扫描技术关键技术之一的效率矩阵进行研究。因为层析γ扫描技术效率矩阵比较庞大，且刻度时要求忽略衰减的影响和源的自吸收，采用传统的实验方法比较困难，特别是对采用体源刻度的情况。通过对影响效率矩阵的因素进行分析，找出需要刻度的独立矩阵元，剔除因重叠对称等原因而非独立的矩阵源，减少工作量，然后采用MCNP程序理论计算方法对这些独立矩阵元进行模拟刻度，代替繁琐的实验刻度方法。在模拟刻度过程中采用了点源与体源两种方式，并对三维划分较稀疏的情况下用点源代替体源用于模拟刻度进行比较，对于本文建模方式，点源与体源方式刻度的效率刻度，有着较明显的偏差。 在用MCNP程序建模进行效率刻度时，需要探测器准确的信息，但是由于生产厂商对一些具体参数刻意保密和探测器日常维护等原因，使探测器建模存在一定误差。因此本文搭建实验台架，通过对探测器对不同点的实验探测效率和计算探测效率的比较，调整探测器模型，使两者误差在实验误差容许内，得到比较精确的计算模型，为效率矩阵的理论刻度奠定基础。 在搭建实验台架时，除了达到本文实验要求，还考虑了以后层析γ扫描技术实验研究的需要，模拟活度测量时废物桶的三维运动。通过可编程控制器控制步进电机驱动机械机构，实行三维运动的准确定位，并采用触摸屏远距离操作，以减少实验时辐射源对人的造成的伤害。