【摘要】：中國經(jīng)濟(jì)近年來的騰飛伴隨著能源的需求的大幅增長,而核電的快速發(fā)展則將產(chǎn)生大量放射性廢物。其中絕大部分為低中放廢物(Low Intermediate Level Waste,LILW)。低中放廢物是所有不能視為一般廢物直接處置的,比活度小于4×10~(10)Bq/kg或釋熱率小于2 kW/m~3的非豁免廢物。這些中低放廢物在運(yùn)輸或者進(jìn)行最終處置之前,必須明確廢物的輻射和污染水平,充分確定其中包含核素及其活度的空間分布。鑒于低中放廢物的放射性危害,非破壞性檢測(Non Destructive Assay,NDA)是普遍采用的技術(shù)。廢物桶的γ射線非破壞性檢測進(jìn)一步分為分段γ掃描技術(shù)(Segmented Gamma Scanning,SGS)和層析γ掃描技術(shù)(Tomographic Gamma Scanning,TGS)。對比二者優(yōu)劣與局限可知,SGS測量過程簡單高效,但難于準(zhǔn)確分析非均勻?qū)ο?TGS雖然可精確重建桶內(nèi)介質(zhì)與放射性分布,但過程之復(fù)雜、效率之低下,導(dǎo)致在廢物探測的大規(guī)模應(yīng)用受限。針對上述問題,本文以探索效率精度平衡性更好的低中放廢物活度探測技術(shù)為目的,對改進(jìn)型伽馬掃描技術(shù)進(jìn)行研究。(1)基于現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行了低放廢物桶伽馬掃描系統(tǒng)的改造和再設(shè)計。針對機(jī)械電子控制系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化再設(shè)計,總結(jié)了探測控制系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則。針對數(shù)據(jù)采集和用戶交互模塊,進(jìn)行整體框架設(shè)計,初步完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計。(2)提出了一種叫做半層析伽馬掃描(semi-tomographic gamma scanning,STGS)方法的改進(jìn)型方法,這種方法綜合了SGS和TGS的測量策略和重建準(zhǔn)則。這種方法中廢物桶旋轉(zhuǎn)而將桶內(nèi)放射源視為環(huán)狀源,每層被分成若干環(huán)狀體素。針對200L低密度、400L高密度廢物桶的探測結(jié)果的經(jīng)過仿真和實驗的檢驗。比于SGS方法,STGS方法的最大誤差和平均誤差降低為一半甚至更低,而時間為2-8倍。方法的精度與時間上的平衡性優(yōu)勢得到證明。(3)提出了一種改進(jìn)型分層伽馬掃描方法,通過雙探測器測量計數(shù)之比求取等效半徑。新方法充分考慮并修正了兩個探測器之間等效半徑的偏差,同時將廢物桶不同分層的放射性核素投影于一個等效層內(nèi),以避免重建求解導(dǎo)致的迭代殘差的放大。這種方法在200L和400L高密度廢物桶的探測效果得到驗證。與SGS方法相比,改進(jìn)型方法的最大誤差降低為幾分之一,而平均誤差降低了接近一半。
【圖文】：

圖 2-2 系統(tǒng)總體示意圖Fig.2-2 system total diagram與控制模塊有裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，首先實現(xiàn)裝置的模塊化，便于維。其次精簡裝置的結(jié)構(gòu)，節(jié)省不必要的機(jī)械結(jié)構(gòu)和空間占用。桶旋轉(zhuǎn)平臺主要用于廢物桶承接和定位，其可以兼容 200L 和 400L需要，盤直徑設(shè)計為 0.75m，承重設(shè)計為最大不超過 1000kg，啟動 度每平方秒，定位精度誤差小于 1 分。另外配有用于稱重的質(zhì)量傳對誤差小于 2.0kg。桶平移平臺可以控制廢物桶相對于探測器準(zhǔn)直器軸心線進(jìn)行平移，m，平移定位精度為 1mm。器前后滑移平臺主要用于調(diào)節(jié)探測器與廢物桶之間的距離，從而通的計數(shù)率的方式來調(diào)節(jié)探測限，移動行程為 0.4m，誤差小于 0.1m器、透射源垂直移動平臺分別用于控制探測器和透射源的升降，總.8m 以下，升降的運(yùn)動行程可達(dá) 1.3m，定位精度小于 1mm，探測器限為 350kg，透射源平臺承重上限為 250kg。

圖 2-5 交互主界面Fig.2-5 Interracial main view數(shù)據(jù)采集的邏輯圖如圖 2-6 所示，在測量設(shè)置中首先選擇需要進(jìn)行的測量方，針對低中放廢物桶，主要采用 SGS 或改進(jìn)型 SGS 模式。然后切換到過程監(jiān)控面，點擊開始測量按鈕，測量將一步一步的進(jìn)行。每一步，都要先用 Modbus議控制機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)動到指定位置或按需運(yùn)動，，然后再通過 Modbus 協(xié)議控制enie2000 探測器控制程序，完成特定位置的射線計數(shù)，計數(shù)完成后進(jìn)入下一步。到所有步驟完成后，整個數(shù)據(jù)采集過程自動結(jié)束，系統(tǒng)將進(jìn)入活度重建過程。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM623

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2620190