一种核电站废物桶放射性的测量方法以及测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种核电站废物桶放射性的测量方法，方法包括以下步骤：S1、建立废物桶模型库，称量废物桶的总重量，根据废物桶模型以及总重量计算线衰减系数；S2、按照目标函数筛选确定探测器与废物桶相对的测量位置；S3、驱动探测器和/或废物桶的相对运动到达测量位置，在测量位置对废物桶进行多方位扫描，得到计数率向量；S4、根据探测效率和计数率向量计算核素的分布及总活度。本发明专利技术提供的测量方法将废物桶分区并进行建模，废物桶模型中各分区内介质均匀分布，这与实际更符合；而且本发明专利技术去除了透射源装置，通过建立废物桶模型并称重计算线衰减系数，可以减轻日常废物桶测量过程中放射源管理和高放射性源的辐射防护的压力。

【技术实现步骤摘要】
一种核电站废物桶放射性的测量方法以及测量装置
本专利技术涉及放射性废物测量技术，更具体地说，涉及一种核电站废物桶放射性的测量方法以及测量装置。
技术介绍
在废物桶放射性测量领域，普遍采用无损检测法，其中γ扫描技术是使用最广泛的废物桶检测方法。由于不同的核素具有不同能量的特征γ射线，通过对废物桶周围γ射线扫描测量可以确定放射性废物桶中不同种类同位素种类及活度。γ射线扫描测量技术分为分段γ扫描技术(SGS方法)和层析γ扫描技术(TGS方法)。层析γ扫描技术测量精度比较理想，适用范围比较广，特别对于桶内材料不均匀的测量精度明显优于其他测量方法。但较高的精度严重依赖于测量的次数，多次测量联立求解方程组的解耦过程导致测量过程比较复杂，测量时间过长，对于核电厂大量的废物桶测量工作来说，并不适用。传统的分段γ扫描技术假设在废物桶中核素与填充材料都均匀分布，这与电厂实际的工艺过程并不符合，导致测量结果偏差很大，双探测器的分段γ扫描技术通过设置两个探测器，先进行透射测量获得桶内材料的线衰减系数，以此计算出探测效率；建立两个探测器计数比值与源项环形分布半径的单调函数关系F(r)，通过计数比值、F(r)以及初始探测效率矩阵确定源项等效半径，计算在该源项等效半径下新的探测效率矩阵求解出新的计数，并按上述顺序反复迭代，收敛值为最终计数值，对每层计数求和得到桶内放射性核素的总活度。改进型的分段γ扫描技术引入了一个半径维度的解耦变量使得数学迭代过程可以很好的利用其中，时间和精度都可以获得提高。但改进型的分段γ扫描技术的缺点在于：(1)没有给出F(r)的单调性最优的约束条件，只要求其单调即可，使数学迭代的效果大打折扣；选定的初始探测效率为假设核素均匀分布计算出的效率，这与实际工艺中核素不均匀分布矛盾；(2)探测效率计算的准确性是整个废物桶测量的关键，材料的线衰减系数是计算探测效率的关键，对于小体积桶或填充介质密度较小的废物桶，使用透射源可以较为准确的测定每一层材料的线衰减系数，但核电站废物桶的固化工艺大多采用密度2.0g/cm3的水泥浆，只有少数高能射线可以通过，而且需要非常高的放射源活度，这对废物桶测量的放射源管理提出了非常苛刻的要求且透射测量的数据偏差很大；(3)双探测器设置对探测器支撑平台要求高，不易调节相对位置，探测器定期校刻难度较大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有测量方法中存在的线衰减系数测量不便问题，以及初始探测效率矩阵不准确的问题，以及F(r)函数单调性问题，提供一种可灵活调整与探测器相对位置，测量精度高的废物桶放射性的测量方法以及测量装置。本专利技术解决其技术问题采用的技术手段是：一方面，提供一种核电站废物桶放射性的测量方法，包括以下步骤：S1、建立废物桶模型库，从所述废物桶模型库中选择与废物桶相对应的废物桶模型，称量所述废物桶的总重量，根据废物桶模型以及总重量计算线衰减系数；S2、根据线衰减系数及废物桶模型几何条件建立探测效率数据库，并按照目标函数筛选确定探测器与废物桶相对的测量位置；S3、驱动探测器和/或废物桶的相对运动到达所述测量位置，在所述测量位置对所述废物桶进行多方位扫描，得到计数率向量；S4、根据探测效率和计数率向量计算核素的分布及总活度。优选的，步骤S1包括以下子步骤：S11、所述废物桶分为三类模型：放射区、填充区以及桶壁区，所述废物桶模型包括的参数有：各分区的尺寸、各分区的材料以及各分区的初始密度；S12、根据填充区的尺寸和填充区的密度计算填充区的重量，根据桶壁区的尺寸和桶壁区的密度计算桶壁区的重量，用总重量减去填充区的重量以及桶壁区的重量得到放射区的重量，利用放射区的重量和放射区的尺寸修正放射区的初始密度；S13、根据各分区的材料计算各分区的质量衰减系数；S14、根据填充区的初始密度、桶壁区的初始密度、放射区的修正密度以及各分区的质量衰减系数计算各分区的线衰减系数。优选的，步骤S2包括以下子步骤：S21、根据线衰减系数及分区模型几何条件，计算不同的源项分布半径、不同的测量位置所对应的探测效率，建立探测效率数据库；S22、根据探测效率数据库筛选出不同测量位置的探测效率比值，计算出多组探测效率比，判断探测效率比是否低于10-3，筛除低于10-3的探测效率比，根据经筛选后的探测效率比建立多个F(r)函数，所述F(r)函数为探测效率比关于源项分布半径的函数；S23、逐一判断多个F(r)函数是否满足单调性，是则转下一步，否则直接排除该F(r)函数；S24、通过废物桶模型获取放射区半径范围，利用直线逼近在放射区半径范围内的多条F(r)函数曲线，并计算各F(r)函数点与拟合直线偏差的最小二乘作为目标函数，根据目标函数选出最优F(r)函数；S25、所述最优F(r)函数对应的两个位置为推荐测量位置。优选的，所述驱动探测器和/或废物桶的相对运动包括：驱动探测器沿Y方向平移以及驱动废物桶沿X方向平移；对所述废物桶进行多方位扫描包括：驱动废物桶绕自身轴心旋转以实现对废物桶内数据的周向采集以及驱动探测器在测量位置沿Z方向移动以便逐层扫描旋转的废物桶。优选的，步骤S4包括以下子步骤：S41、根据线衰减系数和计数率向量计算探测效率矩阵以及源项分布向量；S42、根据源项分布向量计算核素的总活度。优选的，子步骤S41具体包括：S411、根据两个推荐测量位置计算废物桶每一层中两个推荐测量位置的计数率的比值；S412、建立方程组,利用初始探测效率矩阵和测量计数率向量求解初始源项分布向量；S413、计算出每一层中源项单独输运到探测器处时，探测器在两个推荐测量位置所测量到的理论活度值，并求出两个推荐位置所测量到的理论活度的比值；S414、得出每一层新的源项等效半径；S415、从探测效率数据库中插值计算出源项在新的源项等效半径Ri(k)分布时的探测效率矩阵Ea(k)和Eb(k)，其中K代表第K次迭代过程；S416、计算新的源项分布向量。优选的，子步骤S42具体包括：S421、根据最终源项分布向量Ia(k+1)和Ib(k+1)计算活度分布向量IA和IB；S422、根据IA和IB计算废物桶的总活度A和B，以A和B中较大的向量为最终总活度。另一方面，提供一种核电站废物桶放射性的测量装置，包括分别与废物桶连接的称重模块、控制模块、驱动模块以及探测器；其中，称重模块，连接所述废物桶，用于称量所述废物桶的总重量；控制模块，连接驱动模块以及探测器，用于建立废物桶模型库，从所述废物桶模型库中选择与废物桶相对应的废物桶模型，根据废物桶模型以及总重量计算线衰减系数，并根据线衰减系数及废物桶模型几何条件建立探测效率数据库，并按照目标函数筛选确定探测器与废物桶相对的测量位置；驱动模块，连接废物桶以及探测器，用于驱动探测器和/或废物桶的相对运动并到达所述测量位置；探测器，用于在所述测量位置对所述废物桶进行多方位扫描，得到计数率向量；控制模块，还用于根据探测效率和计数率向量计算核素的分布及总活度。优选的，所述废物桶分为三类分区：放射区、填充区以及桶壁区，所述废物桶模型包括的参数有：各分区的尺寸、各分区的材料以及各分区的初始密度；所述控制模块还用于：根据填充区的尺寸和填充区的密度计算填充区的重量，根据桶壁区的尺寸和桶壁区的密度计算桶壁区的重量，用总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电站废物桶放射性的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立废物桶模型库，从所述废物桶模型库中选择与废物桶相对应的废物桶模型，称量所述废物桶的总重量，根据废物桶模型以及总重量计算线衰减系数；S2、根据线衰减系数及废物桶模型几何条件建立探测效率数据库，并按照目标函数筛选确定探测器与废物桶相对的测量位置；S3、驱动探测器和/或废物桶的相对运动到达所述测量位置，在所述测量位置对所述废物桶进行多方位扫描，得到计数率向量；S4、根据探测效率和计数率向量计算核素的分布及总活度。

【技术特征摘要】
1.一种核电站废物桶放射性的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立废物桶模型库，从所述废物桶模型库中选择与废物桶相对应的废物桶模型，称量所述废物桶的总重量，根据废物桶模型以及总重量计算线衰减系数；S2、根据线衰减系数及废物桶模型几何条件建立探测效率数据库，并按照目标函数筛选确定探测器与废物桶相对的测量位置；S3、驱动探测器和/或废物桶的相对运动到达所述测量位置，在所述测量位置对所述废物桶进行多方位扫描，得到计数率向量；S4、根据探测效率和计数率向量计算核素的分布及总活度。2.根据权利要求1所述的废物桶放射性的测量方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤：S11、所述废物桶分为三类分区：放射区、填充区以及桶壁区，所述废物桶模型包括的参数有：各分区的尺寸、各分区的材料以及各分区的初始密度；S12、根据填充区的尺寸和填充区的密度计算填充区的重量，根据桶壁区的尺寸和桶壁区的密度计算桶壁区的重量，用总重量减去填充区的重量以及桶壁区的重量得到放射区的重量，利用放射区的重量和放射区的尺寸修正放射区的初始密度；S13、根据各分区的材料计算各分区的质量衰减系数；S14、根据填充区的初始密度、桶壁区的初始密度、放射区的修正密度以及各分区的质量衰减系数计算各分区的线衰减系数。3.根据权利要求1所述的废物桶放射性的测量方法，其特征在于，步骤S2包括以下子步骤：S21、根据线衰减系数及分区模型几何条件，计算不同的源项分布半径、不同的测量位置所对应的探测效率，建立探测效率数据库；S22、根据探测效率数据库筛选出不同测量位置的探测效率比值，计算出多组探测效率比，判断探测效率比是否低于10-3，筛除低于10-3的探测效率比，根据经筛选后的探测效率比建立多个F(r)函数，所述F(r)函数为探测效率比关于源项分布半径的函数；S23、逐一判断多个F(r)函数是否满足单调性，是则转下一步，否则直接排除该F(r)函数；S24、通过废物桶模型获取放射区半径范围，利用直线逼近在放射区半径范围内的多条F(r)函数曲线，并计算各F(r)函数点与拟合直线偏差的最小二乘作为目标函数，根据目标函数选出最优F(r)函数；S25、所述最优F(r)函数对应的两个位置为推荐测量位置。4.根据权利要求1所述的废物桶放射性的测量方法，其特征在于，所述驱动探测器和/或废物桶的相对运动包括：驱动探测器沿Y方向平移以及驱动废物桶沿X方向平移；对所述废物桶进行多方位扫描包括：驱动废物桶绕自身轴心旋转以实现对废物桶内数据的周向采集以及驱动探测器在测量位置沿Z方向移动以便逐层扫描旋转的废物桶。5.根据权利要求3所述的废物桶放射性的测量方法，其特征在于，步骤S4包括以下子步骤：S41、根据探测效率和计数率向量计算源项分布向量；S42、根据源项分布向量计算核素的总活度。6.根据权利要求5所述的废物桶放射性的测量方法，其特征在于，子步骤S41具体包括：S411、根据两个推荐测量位置计算废物桶每一层中两个推荐测量位置的计数率的比值；S412、建立方程组,利用初始探测效率矩阵和测量计数率向量求解初始源项分布向量；S413、计算出每一层中源项单独输运到探测器处时，探测器在两个推荐测量位置所测量到的理论活度值，并求出两个推荐位置所测量到的理论活度的比值；S414、得出每一层新的源项等效半径；S415、从探测效率数据库中插值计算出源项在新的源项等效半径Ri(k)分布时的探测效率矩阵Ea(k)和Eb(k)，其中K代表第K次迭代过程；S416、计算新的源项分布向量。7.根据权利要求5所述的废物桶放射性的测量方法，其特征在于，子步骤S42具体包括：S421、根据最终源项分布向量Ia(k+1)和Ib(k+1)计算活...

【专利技术属性】
技术研发人员：高耀毅，尹淑华，熊军，魏学虎，吕炜枫，杨寿海，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44