【摘要】：中國(guó)經(jīng)濟(jì)近年來(lái)的騰飛伴隨著能源的需求的大幅增長(zhǎng),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(cè)(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(cè)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(duì)比二者優(yōu)劣與局限可知,SGS測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)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(guò)程之復(fù)雜、效率之低下,導(dǎo)致在廢物探測(cè)的大規(guī)模應(yīng)用受限。針對(duì)上述問(wèn)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(cè)技術(shù)為目的,對(duì)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(jì)。針對(duì)機(jī)械電子控制系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化再設(shè)計(jì),總結(jié)了探測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。針對(duì)數(shù)據(jù)采集和用戶(hù)交互模塊,進(jìn)行整體框架設(shè)計(jì),初步完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。(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(cè)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(duì)200L低密度、400L高密度廢物桶的探測(cè)結(jié)果的經(jīng)過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。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(shí)間為2-8倍。方法的精度與時(shí)間上的平衡性?xún)?yōu)勢(shì)得到證明。(3)提出了一種改進(jìn)型分層伽馬掃描方法,通過(guò)雙探測(cè)器測(cè)量計(jì)數(shù)之比求取等效半徑。新方法充分考慮并修正了兩個(gè)探測(cè)器之間等效半徑的偏差,同時(shí)將廢物桶不同分層的放射性核素投影于一個(gè)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(cè)效果得到驗(yàn)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(shí)現(xiàn)裝置的模塊化，便于維。其次精簡(jiǎn)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(tái)主要用于廢物桶承接和定位，其可以兼容 200L 和 400L需要，盤(pán)直徑設(shè)計(jì)為 0.75m，承重設(shè)計(jì)為最大不超過(guò) 1000kg，啟動(dòng) 度每平方秒，定位精度誤差小于 1 分。另外配有用于稱(chēng)重的質(zhì)量傳對(duì)誤差小于 2.0kg。桶平移平臺(tái)可以控制廢物桶相對(duì)于探測(cè)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(tái)主要用于調(diào)節(jié)探測(cè)器與廢物桶之間的距離，從而通的計(jì)數(shù)率的方式來(lái)調(diào)節(jié)探測(cè)限，移動(dòng)行程為 0.4m，誤差小于 0.1m器、透射源垂直移動(dòng)平臺(tái)分別用于控制探測(cè)器和透射源的升降，總.8m 以下，升降的運(yùn)動(dòng)行程可達(dá) 1.3m，定位精度小于 1mm，探測(cè)器限為 350kg，透射源平臺(tái)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(cè)量設(shè)置中首先選擇需要進(jìn)行的測(cè)量方，針對(duì)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(guò)程監(jiān)控面，點(diǎn)擊開(kāi)始測(cè)量按鈕，測(cè)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(dòng)到指定位置或按需運(yùn)動(dòng)，，然后再通過(guò) Modbus 協(xié)議控制enie2000 探測(cè)器控制程序，完成特定位置的射線計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)完成后進(jìn)入下一步。到所有步驟完成后，整個(gè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程自動(dòng)結(jié)束，系統(tǒng)將進(jìn)入活度重建過(guò)程。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM623

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蘇容波;李濤文;夏文友;胡碧濤;;SGS技術(shù)在核設(shè)施退役中的簡(jiǎn)化應(yīng)用[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2015年12期

2 徐利軍;葉宏生;張衛(wèi)東;林敏;肖雪夫;陳細(xì)林;郭曉清;夏文;陳義珍;陳克勝;;分段γ掃描裝置校準(zhǔn)用桶狀標(biāo)準(zhǔn)源的設(shè)計(jì)[J];核技術(shù);2015年05期

3 丁逸仙;庹先國(guó);劉明哲;張金釗;陽(yáng)林峰;;SGS準(zhǔn)直器最佳尺寸的MC模擬[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2013年08期

4 顧衛(wèi)國(guó);王德忠;劉誠(chéng);錢(qián)楠;;放射性廢物桶層析γ掃描動(dòng)網(wǎng)格重建技術(shù)分析[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

5 蘇容波;陽(yáng)林峰;庹先國(guó);余小平;李哲;丁逸仙;張金釗;;核廢物桶中γ射線吸收特征的蒙特卡洛模擬[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2012年11期

6 周志波;隋洪志;王仲奇;;TGS連續(xù)掃描模式下樣品自發(fā)射數(shù)據(jù)分析方法研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2012年02期

7 王仲奇;宗波;郜強(qiáng);盧文廣;甘霖;;分層γ掃描定量分析中層內(nèi)放射性非均勻分布影響分析[J];原子能科學(xué)技術(shù);2012年01期

8 郜強(qiáng);王仲奇;王奕博;盧文廣;;分層γ掃描層間串?dāng)_影響研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2011年02期

9 劉誠(chéng);王德忠;李厚文;白云飛;錢(qián)楠;張適;張繼革;;基于雙探測(cè)器校正的分段γ掃描技術(shù)研究[J];核技術(shù);2010年05期

10 錢(qián)楠;王德忠;白云飛;劉誠(chéng);張勇;楊永亮;;HPGe探測(cè)器死層厚度及點(diǎn)源效率函數(shù)研究[J];核技術(shù);2010年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張金釗;核廢物桶層析γ掃描關(guān)鍵技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2014年

2 白云飛;中低放射性廢物危險(xiǎn)元素探測(cè)方法研究[D];上海交通大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 李磊;桶裝核廢物層析γ掃描透射和發(fā)射重建技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2015年

2 蘇容波;SGS技術(shù)在核設(shè)施退役桶裝廢物測(cè)量中的簡(jiǎn)化與應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2016年

3 馮懷升;放射性廢物桶SGS無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D];成都理工大學(xué);2011年

4 周志波;桶裝核廢物快速檢測(cè)方法研究[D];中國(guó)原子能科學(xué)研究院;2007年

本文編號(hào)：2620190