γ能谱测定法及所用的测定电路制造技术

根据本发明专利技术，应用了一个测量电路（２０，２２，４０），它提供所测量的结果，在考虑到测量现象的随机变量的特性，利用区分单次，双次、三次…事件的发生，在其最优化的该电路的电子处理装置（４０）中执行一种迭代计算的数字模拟。在模拟计算过程中确定出该物理量的近似结果，并将模拟计算结果与测量结果相比较，它被用于测量循环流体中放射性元素的单位体积放射性。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有随机特征的脉冲式的或可转换成脉冲式的物理量的测量方法，它尤其适用于在γ光谱中的测定。本专利技术特别适用于测量在管道系统中流通的流体中放射性元素单位体积的放射性。尤其适用于来自压水堆防护装置中的放射性元素的单位体积放射性的测定，这种核反应堆在出现事故的情况下可导致防护装置打穿，这种事故将引起启动反应堆的整个设备供电系统断电，并可能使核反应堆芯失去冷却。在这类情况下，人们感兴趣的放射性元素是放射γ射线的放射性元素，如碘及铯的同位素。这些放射性元素的单位体积放射性可能包括在很大的数值范围内。根据一种假设推测，这些结果至少可在三个数量级的比率范围中。为了进行测量，使用了一种γ光谱测定技术，然而公知的γ测定技术使用了多路光谱测定电路，它的测定范围实际上很窄，尤其是在脉冲计数率高的情况下会使这些光谱测定电路中产生脉冲重迭现象，这种现象明显地发生在这些测定电路中的放大器上。因而这类公知技术不适用于在对故障状态下核反应堆的防护装置中的废物进行直接的，可靠的及持续的测量。本专利技术的目的是提供一种γ光谱测定的方法，及一个γ光谱测定的电路，它不会出现上述缺点，并能够直接地，可靠地及连续地对核反应堆防护装置中的废物进行测量，并且可以对通常的放射γ射线的、其单位体积放射性可能很强的放射性元素的废物进行测量。更一般地说，本专利技术提供一种测量具有随机特性的脉冲式的或可转换成脉冲式的物理量的方法(例如，通过采用各种形式的探测器)这个量可以用一个可叠加在大的背景噪声上的信号。或是叠加于一个大幅度的已知信号上的信号来表示。确切地说，本专利技术首先是为了提供一种对具有随机特性的脉冲式的或可转换成脉冲式的物理量的测量方法，该方法的特征在于利用了一个测量电路，它包括检测装置，连接在该检测装置后面的并处置该检测装置输出信号的电子装置，以便提供出所述物理量的结果;在精确地考虑到测量过程的随机变量的特性，利用区分单次、双次、三次亦或多次事件的发生而进行一种迭代计算的数学模拟，在实施最优化的该电路的电子处理装置中的模拟计算过程中，确定出物理量近似的结果，并将模拟计算的结果与测量的结果相比较;以及在计算结果收敛时停止迭代计算。“最优化的电路”应被理解为这样一种电路，即在该电路中，可以对要处理的脉冲的不同物理特性(高度，形状，面积…)赋权，以便根据这个或这些物理特性，获得所探测的信息。本专利技术特别适用于γ光谱的测定。本专利技术还提出一种γ光谱的测定方法，该方法用于测定几种待测定的放射γ射线的放射性元素的单位体积的放射性，该方法的特征在于利用一个γ光谱测定电路，将这些放射性元素放射出的γ光子转换成脉冲，在该电路中可能发生脉冲的重迭现象。该电路包括光闪烁测量装置及一个放大器，该放大器适于输出基本上为等腰三角形形状的脉冲，其底为一个恒定时间值T，而其面积正比于入射到光闪烁测量器中的γ光子释放的能量;利用该光谱测定电路进行n个脉冲数列A1i(1≤i≤n)的测量，该脉冲是由放射性元素放射的γ光子引起的，这n个数分别与n个相邻的能量区间相对应;还在于对光谱测定电路的特性进行迭代数学模拟计算，在该过程中确定出单位体积放射性的近似值Bi，其中1≤i≤n，再将模拟计算的结果与测量的结果相比较;并在于当计算结果趋于收敛时停止迭代计算，至少对于某些选定的放射性元素来说是如此。所进行的数学模拟是建立在下述现象基础上的每种放射性元素i以确定的能量线状谱放射γ光子，并且闪烁测量器根据该线状谱提供出一个连续的光谱Si。此外，这类模拟计算是基于(a)一种放射性元素放射的线状谱与连续光谱的关系;(b)放大器电路的物理特性;及(c)放射性元素放射的γ射线的随机变量特性。这三种因素(a)，(b)及(c)可以分别地确定出用于给定放射性元素i的单位体积放射性的放大器输入端接收到的连续光谱Si，称为“采样基本时间”的脉冲宽度T和在时间T相应于单一的、双重的、三重的、四重的脉冲的集合。在T内相应于双重的(以及三重的、四重的…)脉冲集合是一个在最大等于T的时间期间在放大器输入端以二(以及三、四…)结集的脉冲集合。当所进行的最后一次迭代计算的每个数Bi与所进行的次最后一次迭代计算的每个数Bi之间的偏差小于一个确定值，如对于选定的i，偏差值为5%时，就可停止求单位体积放射性的迭代计算，因此待定的单位体积的放射性就认为等于最后一次迭代计算的数Bi，1≤i≤n。根据本专利技术的一个优选实施例，对于每种放射性元素，以单位体积放射性为单位予先存储一个γ射线放射光谱，它被称之为标准谱，是对相毗连的能量通道按每个能量通道的单位时间(例如秒)的脉冲计数表示的;另一方面，根据概率论定理给出了在时间T中具有K个脉冲的概率P(K)，K可为自零开始的整数值，并且通过下列步骤来确定单位体积的放射性A)进行测量，得到数Ai，1≤i≤n;B)进行一系列迭代计算，每次迭代包括a)第一步根据n个数A11，…A1n确定n个数的Bi的数列，1≤i≤n，得到一个对于待定单位体积放射性的近似值，并考虑到康普顿散射现象及关于放射性元素的光电峰值;b)第二步，包括-自每个标准光谱开始，构成一个位似光谱Si，即将每个能量通道的脉冲数乘以与标准光谱相应的放射性元素所对应的数Bi;-将这些位似光谱逐个能量通道地相加，以构成一个称为纯光谱的光谱S，它不具有随机性。-从该纯光谱S开始，·一方面，根据n个能量区域将这个纯光谱的脉冲进行组合，以确定一个n个数的脉冲数ai的数列，1≤i≤n，i分别与这n个能量区域相对应。·另一方面，考虑放射性的随机性，并对该光谱应用熟知的概率论定理，决定序号为K的光谱。K在这里可以取自1开始的整数值，所述该序号光谱是纯光谱S与其位似光谱之间的位似光谱，该序号为K的光谱是在一个时间间隔中到达放大器输入端的脉冲的光谱，在该时间间隔中它们对放大器按K重新组合，K的最大值最好为3;·对每个序号为K的光谱进行数学处理，确定出放大器输出的序号为K的光谱;·将这些输出光谱按能量增量逐个相加，相对于该放大器输入端的纯光谱S计算出放大器输出总光谱;及·在n个能量区域中对总光谱进行重新组合，以获得另一个n个数的脉冲数bi的数列，1≤i≤n，bi分别与n个能量区域相对应，并与数ai相关;及-计算n个量A1i-(ai-bi)，并且在随后的迭代计算中利用该n个量，用以确定与这些随后迭代计算相对应的数Bi;及c)至少对于一定的选定的放射性元素，在当上述计算结果达到收敛时，停止迭代计算。最好在第一步中由一系列迭代计算确定数Bi(1≤i≤n)是采用了一种高斯-赛德尔的方法，并且求数Bi的第一步迭代计算，在其趋于收敛时结束，也就是说在这样的情况下结束，即对于所有的i，1≤i≤n，在最后迭代计算得到的数Bi及次最后迭代计算得到的数Bi之间的误差小于一个予定数值，例如1%。此外，本专利技术还提出一种γ光谱的测定电路，用以测定待测定的发射γ射线的n种放射性元素，其特征在于至少包括第一组件，该组件包括-直接曝置在待测定的n个放射性元素的γ射线中的一个光闪烁探测器;-与光闪烁探测器耦合的一个光电倍增器;-一个放大器，用来放大光电倍增器输出的信号，以便提供基本上为等腰三角形形状的脉冲输出，其中三角形的底边是恒定的时间值T，而其面积正比于光闪烁探测器中γ光子释放本文档来自技高网...

【技术保护点】
测量随机性及脉冲性或可转变成脉冲性的物理量的方法，其特征在于：利用了一种测量电路，它包括检测装置（３０）连接在该检测装置后面，处理该检测装置输出信号的电子装置（４６），它给出所测物理量的结果；在精确地考虑到测量过程具有的随机变量特性，利用区分单次、双次、三次或多次事件的发生，进行一种迭代计算的数学模拟，在对其实施最优化的电路的电子处理装置中的模拟计算过程中，确定出物理量近似的结果，并将模拟计算的结果与测量的结果相比较；以及当计算结果趋于收敛时停止迭代计算。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马克布丹，阿伦派希斯，
申请(专利权)人：法国国家电力企业，
类型：发明
国别省市：FR[法国]