基于逆康普顿散射源核废物成像技术的研究进展及仿真模拟

高放射性水平废物具有放射性核素浓度高、毒性大、持续释放衰变热和衰变时间长等特性,使其处置的难度和风险极高。核废物的精准检测和评估对深地质处置的安全有着重要意义。以核共振荧光方法与三维透射成像相结合的核废物检测方法近年来开始逐步发展并被认为是最有潜力的发展方向。紧凑型逆康普顿散射X/γ射线源是核共振荧光技术应用的核心装置,能够满足工程现场应用和精准无损检测的需求。介绍了国内这类先进辐射源的发展应用情况和相关研究现状。基于紧凑型伽马射线源装置,结合蒙特卡洛模拟,揭示了核废物、废物罐及其外围膨润土的响应机制,实现了对交界区域的成像分析。相关表征数据可作为输入参数,提高屏蔽材料多场耦合的数值模拟精度,预测关键放射性核素的迁移规律,评价屏障系统的可靠性和核废物的泄露风险,为核废物深地质处置的核素识别、检测和安全评估提供有效的技术支撑。

阵列探测器层析γ扫描自适应检测软件设计

层析伽马扫描(TGS)是一种先进的核废物桶无损检测技术,通过γ探测器对核废物桶进行扫描,可准确地实现核废物桶内放射性核素的定性、定量和定位分析。然而,在未知桶内介质情况下,传统固定探测时间的扫描方式可能导致能谱计数不足,限制了对废物桶的检测效率和准确性。针对该问题,提出一种基于特征峰净峰面积实时反馈的核废物包装体自适应扫描方法,并设计实现了阵列探测器层析γ扫描自适应检测软件系统。软件基于WPF平台和MVVM开发框架,使用西门子S7-1200可编程逻辑控制器设计自动检测流程,实现对扫描过程的自动精准控制。实验测试中,使用^(137)Cs放射源对桶内三种不同介质进行透射检测和图像重建,同时对软件功能进行了验证。结果表明,提出的方法可准确重建出桶内介质空间位置分布,有效提高了核废物桶的检测效率,为核废物桶快速扫描提供了新思路。