核电厂点线面体组合的复合辐射源强逆推方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法及点源线源面源体源组合的复合辐射源系统，该方法中，通过探测器获得多个位置的剂量率，将归一化辐射源强在空间上进行离散，利用射线跟踪方法计算出光学距离，结合材料、积累因子等信息开展方程组系数的计算，逆推出源强；然后对探测器位置进行剂量率计算，通过把测量值和计算值进行线性回归分析，计算出标准偏差、斜率、截距等关键参数，进而计算出品质因数来衡量每次计算结果的可接受程度；同时提出加权迭代方法，降低不确定度较大的探测器引入的误差，利用迭代的方式多次重复上述步骤直到品质因数达到预设定值，得到期望的辐射源强信息。

The composite radiation source point nuclear power plant and the body combination of strong inverse and system pushing method

Composite radiation source system of the invention discloses a composite radiation source in nuclear power plant point source line source surface source source combination strong inverse push source line source method and point source source combination, the method, to obtain multiple positions of the dose rate by the detector, the normalized radiation source strength is discrete in space last, by using ray tracing methods to calculate the optical distance calculation equations combined with the materials, carry out the information accumulation factor, inverse launch source intensity; then the detector position dose rate calculation, the measured values and the values computed by the linear regression analysis, calculate the key parameters of standard deviation, slope, intercept, and calculate the acceptable quality factor to measure the level of each calculation result; and puts forward the weighted iteration method, reduce the uncertainty of the error detector, using iterative. The repeated steps are repeated until the quality factor reaches the preset value, and the desired radiation source intensity information is obtained.

【技术实现步骤摘要】
核电厂点线面体组合的复合辐射源强逆推方法及系统
本专利技术涉及核电厂中辐射源强度的计算方法和系统，具体涉及一种核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法及点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推系统。
技术介绍
核电厂的放射性来自压力容器中燃料组件的活性区域，辐射源主要由裂变产物、锕系元素和腐蚀活化产物组成。系统运行中，辐射源随冷却剂流经一回路主系统(包括压力容器、主泵、稳压器、主管道等)、化学容器控制系统等，辐射源分布在冷却剂及相关设备表面。辐射源本身放射性强，工作人员在核电厂正常运行时的日常活动所受的剂量占年总剂量的20％左右，而在核电站大修期间，工作人员所受到的剂量要占到年总剂量的80％，在核电厂大修期间主要是通过缩短工作人员在辐射区的停留时间来减少受照剂量。核电厂中辐射源分布比较广泛，尤其是经过长时间的使用和大修后，根据工程经验越来越难以推断出各个位置辐射源的辐射强度，所以在很多数据的计算时，尤其是依据辐射源强度的计算中，因为难以获得准确的基础信息而极大地影响了准确性和实用性，同时，在国内目前的防护设施和手段不是很完备的情况下，也使得工作人员被照射的风险大大增加。现有技术中，需要推算辐射源强度时，一般采用源项分析法，首先，根据放射性物质的产生和消失途径确定其产生项(如流入项，衰变产生项等)和消失项(如过滤项，泄漏项等)，并明确各项的物理模型，然后根据上述各项对放射性物质建立核子浓度平衡方程(组)，最后联立方程(组)求解，然而在这些计算过程中存在大量的简化和近似计算，所以其结果往往与真实数值差距较大，在实际应用时存在很多的障碍，另外，在考虑到辐射源本身对人体造成的危害、核电厂内部复杂的几何结构、放射性核素准确信息难以获取、核电厂探测器测量值的不确定度等因素时，上述方法在安全性、准确性等方面都存在问题，亟待改进或提出新的辐射源强度获取途径。由于上述原因，本专利技术人对现有的计算源强信息的方法做了深入研究，根据经验，通常核电厂中部分放射性组件可以简化为点源，还可以简化为简单的体源或者简化为线源、面源，如一个热阀可以简化为一个点源，一个管道可以简化为一个点源或多个点源，还可以简化成一个线源，有些管道还可以简化为一个面源，如圆柱面源、球面源、矩形面源、圆盘面源等，还可以简化为简单的体源，如球体源、圆柱体源、长方体源等，并且可以对简化后的线源、面源体源进行离散化处理，从而根据离散化处理后的信息进行源强逆推得到辐射源强度信息，从而设计出一种能够解决上述问题的核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法及点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推系统。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法及点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推系统，该方法及系统可以在充分保障人体辐射安全的情况下，得到核电厂内部复杂几何空间结构下的体源源强数据；该方法中，在核电厂中的预定位置放置探测器，并且还在该位置放置带有屏蔽的探测器，进而获得辐射源放出伽马射线的平均能量；另外，在核电厂中还设置有多个监测核电厂辐射值的探测器，以获得部分采点的剂量率，利用点核积分和加权最小二乘法结合的方式，同时将归一化辐射源强在空间上进行离散，利用射线跟踪方法判断每个体源放出的γ射线在空间的穿行路程并计算出光学距离，结合材料、积累因子等信息开展方程组系数的计算，进而逆推出源强；然后得到对探测器位置处剂量率的计算值，把测量值和计算值进行线性回归分析处理，获得标准偏差、斜率、截距等关键参数，进而得到能表示物理含义的品质因数，该品质因数能够衡量每次计算结果的可接受度；同时提出一种加权迭代方法，降低不确定度较大的探测器引入的误差，利用迭代的方式多次重复上述步骤直到品质因数满足预设的条件，进而得到期望的辐射源强和辐射场结果的不确定度，从而完成本专利技术。本专利技术所具有的有益效果包括：(1)根据本专利技术提供的核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法能够在充分保障人体辐射安全的情况下，得到核电厂内部复杂几何空间结构下的体源源强数据；(2)根据本专利技术提供的核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法通过多次迭代计算，确保最终得到的体源源强信息更为贴紧真实值，具有很高的工程应用价值。附图说明图1示出根据本专利技术一种优选实施方式的整体工作流程图。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。根据本专利技术提供的核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法，该方法包括如下步骤：步骤一，接收电厂内的探测器探测到的剂量率信息D1,D2,D3…Di，为了探测上述多个剂量率，需要用到多个探测器，本专利技术中，可以向电厂中放置多个探测器，也可以直接利用核电厂中已经存在的探测器，核电厂中已经存在的探测器为核电厂辐射值监测探测器，还可以结合使用上述两种方式，对于上述探测器所在的位置要求是：辐射源与所述位置之间没有屏蔽体，本专利技术中所述剂量率为辐照剂量率。本专利技术中，所述探测器的数量大于核电厂中辐射源的数量。步骤二，根据探测到的剂量率信息，建立含有辐射源强度的超定方程组，所述超定方程组为下式(一)，步骤三，通过最小二乘法计算步骤二中的超定方程组得到辐射源强度信息，所述辐射源强度为下式(四)Sj,0＝(aj,i·ai,j)-1·aj,i·Di(四)所述超定方程组的系数矩阵ai,j是在将体源在辐射空间坐标上离散后通过下式(二)和(三)得到的，在式(三)中，当辐射源为点源时，p＝0，L＝1，M＝1，N＝1；当辐射源为线源时，p＝1，M＝1，N＝1；当辐射源为面源时，p＝1，L＝1；当辐射源为体源时，p＝1；即所述辐射源可以是体源、可以是线源、可以是面源、也可以是点源。本专利技术中，由于一个核电厂中需要测算辐射源强度的区域很多，需要测算的辐射源也有很多，在不同的区域或者针对不同的辐射源，可以使得选择将其拟化成点源或者线源或者面源或者体源，并且都可以通过上述式(三)予以测算，当辐射源为点源时，p＝0，L＝1，M＝1，N＝1；当辐射源为线源时，p＝1，M＝1，N＝1；当辐射源为面源时，p＝1，L＝1；当该辐射源是体源时，p＝1。当辐射源是点源时，可以不对辐射源做离散处理，即经过步骤三之后，已经能够得到辐射源的强度信息，但是该强度信息可能并不够准确，所以通过下述步骤继续计算，以便获得更为贴近真实值的辐射源强度信息；步骤四，根据步骤三中得到的辐射源强度信息计算探测器位置处的剂量率，D1′,D2′,D3′…Di′；步骤五，对探测器探测到的剂量率信息和计算得到的探测器位置处的剂量率信息进行线性拟合，得到拟合后的两者关系的线性方程，进而得到拟合参数，所述拟合参数包括：平均不确定度、拟合优度和对应的权重矩阵；本专利技术中所述的权重矩阵可以是内权重矩阵或者外权重矩阵，其获得方法是一致的，区别在于外权重矩阵的话不确定度不是由系统计算得到的，而是由操作者手段输入的探测器误差范围。步骤六，将步骤五中得到的权重矩阵迭代至步骤二中的超定方程组，得到加权的超定方程，进而重复步骤二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一，用探测器探测核电厂内的剂量率D1,D2,D3…Di；步骤二，根据探测到的剂量率信息，建立如下式(一)所示的含有辐射源强度的超定方程组，

【技术特征摘要】
1.一种核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一，用探测器探测核电厂内的剂量率D1,D2,D3…Di；步骤二，根据探测到的剂量率信息，建立如下式(一)所示的含有辐射源强度的超定方程组，其中，所述超定方程组的系数矩阵ai,j通过下式(二)和(三)得到，在式(三)中，当辐射源为点源时，p＝0，L＝1，M＝1，N＝1；当辐射源为线源时，p＝1，M＝1，N＝1；当辐射源为面源时，p＝1，L＝1；当辐射源为体源时，p＝1；步骤三，通过最小二乘法处理步骤二中的超定方程组，得到如下式(四)所示辐射源强度信息，Sj,0＝(aj,i·ai,j)-1·aj,i·Di(四)；其中，Di表示第i个探测器探测得到的剂量率；j表示辐射源的个数；m表示辐射源个数能达到的最大值；Sj表示第j个辐射源的强度；Sj,0表示初始计算未进行迭代的第j个辐射源的强度；ai,j表示系数矩阵，是第j个辐射源对第i个探测器的剂量响应系数；BD(E,L(μ(E),r0→rp)表示积累因子，是E和L(μ(E),r0→rp)的函数；L(μ(E),r0→rp)表示光学距离，是μ(E)和r0→rp的函数；μ(E)表示截面/线性衰减系数；r0→rp表示辐射源到探测点的距离；C(E)表示通量-剂量转换因子，是E的函数；E表示能量，是核电厂中辐射源发出的伽玛射线的平均能量；表示离散源强，其中当辐射源为体源时L、M和N分别表示体源在三维坐标上离散后三个坐标轴上的离散标号，当辐射源为面源时M和N分别表示面源在二维坐标上离散后二个坐标轴上的离散，当辐射源为线源时L表示线源在一维坐标上离散后坐标轴上的离散标号；优选地，在步骤三之后，所述方法还包括如下步骤，步骤四，根据步骤三中得到的辐射源强度信息计算探测器位置处的剂量率，D′1,D′2,D′3…D′i；步骤五，对探测器探测到的剂量率信息和计算得到的探测器位置处的剂量率信息进行线性拟合，得到拟合后的两者关系的线性方程，进而得到拟合参数，所述拟合参数包括：平均不确定度、拟合优度和对应的权重矩阵；步骤六，将步骤五中得到的权重矩阵迭代至步骤二中的超定方程组，得到加权的超定方程，进而重复步骤二、步骤三和步骤四，直至获得期望的辐射源强度信息；其中，D′i表示计算出的第i个探测器位置处的剂量率。2.根据权利要求1所述的核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法，其特征在于，所述离散源强通过下式(五)获得：其中，当辐射源为体源时，SU(L)、SV(M)和SW(N)分别表示体源在三维坐标上离散后U坐标轴上的源强权重因子、V坐标轴上的源强权重因子和W坐标轴上的源强权重因子；优选地，当所述体源为圆柱体源时，SU(L)、SV(M)和SW(N)分别通过下式(六)、(七)和(八)获得：其中，η1,1、η1,2、η2,1、η2,2、η3,1和η3,2都表示余弦分布常数，R表示圆柱体源的半径，Z表示圆柱体源的高度，表示圆柱体源的角度；优选地，当所述体源为球体源时，SU(L)、SV(M)和SW(N)分别通过下式(九)、(十)和(十一)获得：其中，η1,1、η1,2、η2,1、η2,2、η3,1和η3,2都表示余弦分布常数，R表示球体源的半径，θ表示球体源的水平角度，表示球体源的垂直角度；优选地，当所述体源为长方体源时，SU(L)、SV(M)和SW(N)分别通过下式(十二)、(十三)和(十四)获得：其中，η1,1、η1,2、η2,1、η2,2、η3,1和η3,2都表示余弦分布常数，x表示长方体源的长度，z表示长方体源的高度，y表示长方体源的宽度。3.根据权利要求1所述的核电厂点源线源面源体源组合的复合辐射源强逆推方法，其特征在于，对于所述核电厂中辐射源发出的伽玛射线的平均能量E，其测算方法包括如下子步...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义学，贺淑相，臧启勇，王梦琪，张涵，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11