层析γ扫描透射图像重建方法

研究了层析γ扫描 (TGS)透射图像 ,并用两种TGS线性衰减系数重建方法进行TGS透射图像的计算机模拟仿真。结果表明 :与国外文献报道的算法相比较 ,本文采用的两种重建方法的误差小、适应范围广 ,并能满足实际TGS装置的要求。

层析γ扫描中的探测效率刻度

探测效率刻度技术是层析γ扫描测量中最重要的技术之一。本工作研究用蒙特卡罗方法刻度层析γ扫描系统探测效率的方法。对3×3×3体素组成的样品模型,用蒙特卡罗软件计算了层析γ扫描测量装置的探测效率矩阵。在实验室层析γ扫描原型装置上,实验研究了层析γ扫描测量装置的探测效率。对两者进行了比较,相对偏差绝对值小于5%。研究结果表明了蒙特卡罗方法刻度层析γ扫描测量装置探测效率的可行性。

放射性废物桶层析γ扫描动网格重建技术分析

提出一种应用于层析γ扫描技术(Tomographic Gamma Scanning,TGS)发射重建的自适应动网格加密算法.模拟了3种不同介质密度下不同位置单点源与多点源的TGS测量,对透射与发射重建结果进行了分析.结果表明,在多数情况下动网格的发射重建误差明显低于固定网格,网格数也少于固定网格;随着发射源半径增大或介质密度的增大,固定网格的发射重建误差也增大,但是动网格的发射重建误差相对较小,说明TGS在采用动网格进行发射重建后对整个废物桶截面以及对高密度介质均能取得较高的测量精度.

核废物桶放射性探测的层析γ扫描技术

介绍了用于非均匀放射性核废物无损测量层析γ扫描技术的原理和方法,并对标准200 L核废物钢桶样品进行了实际测量,采用152Eu作为透射源而实现了层析γ扫描重建的全过程,采用极坐标的体素划分形式和MCNP程序对系统进行效率刻度,分别采用代数迭代法和最大似然重建算法进行了透射和发射重建,得到了线性衰减系数与活度的分布图,并与分段γ扫描的测量结果加以对比.结果表明,层析γ扫描技术的重建结果明显好于分段γ扫描,其与真实值的偏差在10%以内,从而验证了极坐标划分和重建算法的可行性.

层析γ扫描发射图像重建实验研究

为验证加型ART、ML-EM、Log熵三种算法在TGS发射图像重建实际测量中的适用性,开展了相关的实验研究。结果表明:为快速准确重建发射图像,ML-EM算法为最佳选择;当介质结块现象严重时Log熵迭代算法可以作为参考。由于实验介质存在结块现象,耗时相对较长的Log熵迭代算法反而优于ML-EM算法。该实验研究验证了发射图像重建方法的有效性,较好地解决了层析γ扫描发射图像重建这一关键技术。

层析γ扫描透射测量的计算机模拟研究

层析γ扫描方法是非破坏性评价中的一种重要方法,在核保障技术、核废物处理方面具有重要的应用。本工作结合实际问题,构造了层析γ扫描(TGS)透射测量仿真模型,建立了计算机模拟仿真平台,为TGS图像重建软件的计算机模拟研究奠定了基础。

桶装核废物层析γ扫描技术研究

层析γ扫描技术是桶装中低放核废物无损分析技术的主要分析方法,能够准确测量桶装容器内中、高密度非均匀核废物中的核素及其含量。本文综述了国内外桶装核废物层析γ扫描技术研究现状,简述国内现有研究基础和研究进展,并对层析γ扫描技术的发展趋势作了简要分析。提出了层析γ扫描技术研究发展方向和我国桶装核废物层析γ扫描技术面临的问题,并对所面临问题提出了相应的对策。

层析γ扫描中几种透射图像重建算法对比

透射测量是层析γ成像扫描中发射测量的基础,合理的重建算法是透射图像重建的核心。结合TGS透射测量的特点,利用蒙特卡罗模拟构建了EM、Richardson、ART三种迭代算法模型,分析对比了三种算法的误差。同时开展了透射测量实验,实验数据表明ART算法重建值相对参考值的最大误差为29%,并且多个体素超过20%;而Richardson算法仅为15%,其中只有10个体素重建值大于10%,虽然相对ART算法有很大提升,但所得的偏差值还是很大;EM算法相比前两种算法有明显的优势,即使出现了几个相对误差值大于10%的体素,但都处于图像边缘,对整体重建影响非常小。

层析γ扫描透射图像重建算法研究

研究了核电厂废物桶中放射性核素活度测量校正算法,并用计算机以1:2模型模拟核电厂实际废物桶来验证所研究的算法。结果表明:与现有的算法相比,本研究的算法误差较小。而且算法的实际应用性强,能很好满足层析γ扫描(Tomographic gamma scanning,TGS)技术装置的要求。

层析γ扫描技术效率矩阵计算模型分析与修正

在对层析γ扫描技术效率矩阵进行刻度,特别是采用体源刻度时,传统实验刻度方法实现较为困难,采用蒙特卡罗方法刻度需要较高精度的探测器尺寸.为此通过对刻度空间不同位置的探测效率与计算效率相似比较,分析并修正探测器模型,使计算值与实验值相对误差小于5%,得到较为精确的刻度模型.研究结果为进一步刻度分析奠定了理论和计算模型基础.

用多个能量探测方法校正层析γ扫描透射图像重建中射线线衰减系数

对采用多个能量探测方法来校正层析γ扫描透射图像重建中射线线衰减系数进行了初步探讨。应用蒙特卡洛方法计算了18种材料在不同能量下的γ射线线衰减系数,并拟合得出当物质材料和密度确定时γ射线的线衰减系数与能量的关系,从而重建出不同能量下的透射图像。

废物桶活度测量的半层析γ扫描技术

半层析γ扫描技术(Semi-tomographic Gamma Scanning,STGS)在综合分段γ扫描技术(Segmented Gamma Scanning,SGS)和层析γ扫描技术(Tomographic Gamma Scanning,TGS)的基础上,对其测量方法和重建算法进行了改进。用STGS方法测量核电厂废物桶活度是在SGS基础上,将废物桶轴向分段的每层进一步划分为数个环状体素,然后采用拓扑层析方法进行活度重建。针对包含三种放射性核素的400 L超压废物桶,蒙特卡罗方法被用于验证STGS方法的正确性。结果显示:SGS对高密度400 L废物桶的最大测量误差超过100%,而STGS的重建误差和统计偏差可控制在50%以内,且往往是SGS方法的二分之一或更低。而测量时间显著短于TGS。从整体上讲,STGS是一种平衡了精度和测量时间,测量高密度400L废物桶的有效方法。

层析γ扫描探测效率的无源刻度

层析γ扫描是准确定量测量中、高密度非均匀分布介质中的放射性素及其含量的重要方法,其中探测效率的确定是其关键技术之一。本文结合实验室层析γ扫描测量装置,采用蒙特卡洛方法,运用空间对称性简化计算模型,提出层析γ扫描探测效率无源刻度方法。计算机模拟和实验结果都表明了该方法的正确性和有效性。

点源空间效率函数法层析γ扫描无源效率刻度

介绍了基于点源空间效率函数的层析γ扫描(TGS)无源效率刻度方法。利用TGS系统MCNP模型计算探测空间120cm×60cm×50cm和γ能量0.01-1.408MeV的点源空间效率,建立点源空间效率函数及参数,采用体素中心点源效率等效法,实现体素效率矩阵计算。结果表明:5种γ能量在探测空间507个位置处的效率测量值和函数计算值具有较高相关性,说明该方法能够准确、快捷地实现TGS体素无源效率刻度。

边界体素处理方式对层析γ扫描技术的透射重建质量的影响

用层析γ扫描技术(TGS)对废物桶进行透射重建时,通常将桶边界处的不规则体素近似为规则的立方体体素。为探究边界体素处理方式对透射重建质量的影响,采用代数重建算法(ART)和极大似然期望最大化算法(MLEM),用MCNP程序分别模拟计算将边界体素分别视为不规则体素和规则体素的两种处理方式对透射重建质量的影响。计算结果表明:将不规则的桶边界体素近似为规则的立方体体素会使透射重建所得线性衰减系数出现较大误差,应采用实际的不规则桶边界体素方式进行透射重建,且相对于ART算法,MLEM算法更适合作为TGS技术的透射重建算法。

最大似然法在层析γ扫描装置发射测量数据分析中的应用

在层析γ扫描装置发射测量数据分析过程中,通常一个样品需要测量成百上千个γ能谱,为了保证该项技术的实用性,每张γ能谱的测量时间一般会很短,这样数据统计性不足的问题在TGS测量技术中显得尤为突出,为了解决这个问题,提出最大似然法,利用测量值的联合概率密度分布函数结合自发射方程,使得在发射测量数据的统计性不是很好的情况下,仍然能得到一个较为合理的分析结果。

层析γ扫描技术研究

层析γ扫描技术是放射性材料无损分析技术中最先进的分析技术之一,能够准确定量测量密闭容器内中、高密度非均匀介质中的放射性核素及其含量,它是核设施中可回收物以及核废物测量分析的主要方法.本文较先在国内开展了层析γ扫描技术的研究,对该技术所涉及的探测效率刻度、透射测量图像准确重建和发射测量图像快速重建三个关键技术进行了计算机模拟研究和实验研究.采用蒙特卡罗方法对层析γ扫描装置的探测效率进行刻度;针对透射测量图像重建,创建了一种新的图像重建算法;针对发射测量图像快速重建,提出线衰减校正因子的计算公式,并采用"预运算"方法,显著提高了发射图像的重建速度.计算机模拟研究和实验研究结果表明:应用本文提出的图像重建算法,层析γ扫描透射和发射图像重建值与参考值的相对均偏差小于10%,能够满足层析γ扫描装置的实际需要,更好地解决了层析γ扫描技术中的三个关键技术,为我国层析γ扫描装置的研制奠定了基础.

桶装核废物分段伽马扫描和层析伽马扫描自动检测系统设计

为了使核废物桶检测过程更加规范、便捷,设计了分段γ扫描和层析γ扫描自动检测系统.基于西门子S7-1200可编程逻辑控制器设计运动控制系统,基于C#语言开发上位机控制分析软件.实现无损检测系统中机械运动装置的精确控制、运动检测的有序进行;设计人性化界面以便于用户操控实验平台,实现机械控制、数据采集、能谱分析的自动执行;同时提供了模式切换、安全监测等辅助功能.促成了桶装核废物多种自动检测方式过程中运动控制、能谱探测与数据分析的协同化、一体化.

Monte-Carlo统计迭代图像重建算法

线性衰减系数图像重建是层析γ扫描(TGS)的一个核心问题。本文从粒子输运方程出发,应用Monte Carlo方法,提出了一种基于Monte Carlo方法的统计迭代图像重建算法。模拟结果表明,与一般TGS图像重建算法相比,该重建算法的重建图像误差大为减小,能够满足TGS装置的要求。

HPGe探测器死层厚度及点源效率函数研究

在层析γ扫描分析方法的效率矩阵求解过程中,建立准确尺寸的HPGe晶体计算模型对所求的探测器效率矩阵准确性有很大影响。在使用原始的实验探测器晶体尺寸建立的模型进行探测效率计算时,发现计算与实验所得的探测效率最大误差达19%。调整探测器计算模型的死层厚度可使计算结果准确度得到很大改善。研究发现,死层厚度与各测量点相对误差平均值存在线性关系,在此基础上提出一种可快速确定最优死层厚度的修正方法。使用调整后探测器晶体尺寸,计算出不同位点源位置不同射线能量下的探测效率,拟合出探测效率与点源位置及射线能量的函数关系,用于快速求得探测效率矩阵。