放射性废物桶的伽马扫描方法、系统、装置及存储介质与流程

1.本发明涉及核电站放射性废物桶活度测量技术领域，尤其涉及一种放射性废物桶的伽马扫描方法、系统、装置及存储介质。


背景技术：

2.核电厂运行过程中会产生大量低水平放射性废物，在进行最终处置前，需要对其进行放射性核素活度测量，主要通过核材料自身固有放射性(γ)或外部核反应激发放射性核素活度测量。一般采用sgs技术(分段γ扫描)，此方法需要将废物桶分为若干段层分别进行测量，其测量时间短，但存在较大的测量误差。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对上述背景技术中提及的相关技术存在的至少一个缺陷：分段γ扫描技术存在较大的测量误差，提供一种放射性废物桶的伽马扫描方法、系统、装置及存储介质。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种放射性废物桶的伽马扫描方法，包括以下步骤：
5.s10：将废物桶等分为至少两个段层，每个所述段层等分为至少两个初筛区域；
6.s20：接收探测器在各个所述初筛区域对应的测量点位置对所述废物桶进行的计数率测量；
7.s30：根据各个所述初筛区域对应测量点的计数率和预先得到的各个所述初筛区域对测量点的探测效率，进行初筛重建，得出各个所述初筛区域的活度重建值；
8.s40：累加各个所述初筛区域的活度重建值，获得所述废物桶的总活度。
9.优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描方法中，所述每个所述段层等分为至少两个所述初筛区域包括：每个所述段层等分为至少三个初筛扇形区域。
10.优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描方法中，所述初筛区域对应的测量点位置与所述废物桶的桶壁距离预设值，且正对所述初筛区域圆柱表面的几何中心。
11.优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描方法中，步骤s20包括：
12.所述探测器在其中一个所述段层的一个所述初筛区域对应的测量点位置开始对所述废物桶进行计数率测量；
13.测量完成后，移动所述废物桶或移动所述探测器，令所述探测器在同一所述段层的另一个所述初筛区域对应的测量点位置继续对所述废物桶进行计数率测量，以此类推，接收所述探测器依次在所有所述段层中各个所述初筛区域对应的测量点位置对所述废物桶的计数率测量。
14.优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描方法中，步骤s30之前还包括：
15.假设所述废物桶中介质均匀，通过模拟或刻度模型实验预先得到各个所述初筛区域对测量点的探测效率。
16.优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描方法中，所述通过模拟或刻度模型实验预先得到各个所述初筛区域对测量点的探测效率包括：通过无源效率刻度软件或者通过标准点源搭建效率刻度模型建立活度与探测器计数的关系，得到探测效率。
17.优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描方法中，步骤s30包括：
18.通过解下述线性方程组来进行初筛重建；
[0019][0020]
其中，cei为所述探测器在第i个测量点位置时的计数率；ep
ij
为所述探测器在第i个测量点位置时，第j个所述初筛区域的放射性核素对所述探测器的探测效率；α为一能量伽马射线对应的分支比；aj为第j个所述初筛区域内放射性核素的活度重建值。
[0021]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描方法中，步骤s30之后还包括：
[0022]
s31：根据各个所述初筛区域的活度重建值进行排序，从活度重建值最大的所述初筛区域开始依次判断当前活度重建值是否大于预设阈值；
[0023]
s32：若是，则对所述初筛区域进行网格划分，得到多个新区域，对各个所述新区域执行步骤s20和s30进行重建，得到各个所述新区域的活度重建值，直至所述新区域的活度重建值小于所述预设阈值，以累加的多个所述新区域的活度重建值替代原来的所述初筛区域的活度重建值；
[0024]
s33：若否，则以当前活动重建值代表所述初筛区域。
[0025]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描方法中，所述将所述初筛区域分解为多个新区域包括：
[0026]
将所述初筛区域等分为至少两个新段层，每个所述新段层等分为至少两个新区域。
[0027]
本发明还构造了一种放射性废物桶的伽马扫描系统，包括：
[0028]
第一分解模块，用于将废物桶等分为至少两个段层，每个所述段层等分为至少两个初筛区域；
[0029]
接收模块，用于接收探测器在各个所述初筛区域对应的测量点位置对所述废物桶进行的计数率测量；
[0030]
重建模块，用于根据各个所述初筛区域对应测量点的计数率和预先得到的各个所述初筛区域对测量点的探测效率，进行初筛重建，得出各个所述初筛区域的活度重建值；
[0031]
累加模块，用于累加各个所述初筛区域的活度重建值，获得所述废物桶的总活度。
[0032]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描系统中，所述每个所述段层等分为至少两个所述初筛区域包括：每个所述段层等分为至少三个初筛扇形区域。
[0033]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描系统中，所述初筛区域对应的测量点位置与所述废物桶的桶壁距离预设值，且正对所述初筛区域圆柱表面的几何中心。
[0034]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描系统中，所述接收探测器在各个所述初筛区域对应的测量点位置对所述废物桶进行的计数率测量包括：
[0035]
所述探测器在其中一个所述段层的一个所述初筛区域对应的测量点位置开始对所述废物桶进行计数率测量；
[0036]
测量完成后，移动所述废物桶或移动所述探测器，令所述探测器在同一所述段层的另一个所述初筛区域对应的测量点位置继续对所述废物桶进行计数率测量，以此类推，接收所述探测器依次在所有所述段层中各个所述初筛区域对应的测量点位置对所述废物桶的计数率测量。
[0037]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描系统中，还包括：
[0038]
探测效率模块，用于假设所述废物桶中介质均匀，通过模拟或刻度模型实验预先得到各个所述初筛区域对测量点的探测效率。
[0039]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描系统中，所述通过模拟或刻度模型实验预先得到各个所述初筛区域对测量点的探测效率包括：通过无源效率刻度软件或者通过标准点源搭建效率刻度模型建立活度与探测器计数的关系，得到探测效率。
[0040]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描系统中，所述重建模块通过解下述线性方程组来进行初筛重建；
[0041][0042]
其中，cei为所述探测器在第i个测量点位置时的计数率；ep
ij
为所述探测器在第i个测量点位置时，第j个所述初筛区域的放射性核素对所述探测器的探测效率；α为一能量伽马射线对应的分支比；aj为第j个所述初筛区域内放射性核素的活度重建值。
[0043]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描系统中，还包括：
[0044]
判断模块，用于判断各个所述初筛区域的活度重建值是否大于预设阈值，若是，则跳转分解重建模块；若否，则以当前活动重建值代表所述初筛区域；
[0045]
第二分解模块，用于对所述初筛区域进行网格划分，得到多个新区域，并跳转至所述接收模块和所述重建模块以对各个所述新区域进行重建，得到各个所述新区域的活度重建值，直至所述新区域的活度重建值小于所述预设阈值，以累加的多个所述新区域的活度重建值替代原来的所述初筛区域的活度重建值。
[0046]
优选地，在本发明所述的放射性废物桶的伽马扫描系统中，所述将所述初筛区域分解为多个新区域包括：
[0047]
将所述初筛区域等分为至少两个新段层，每个所述新段层等分为至少两个新区域。
[0048]
本发明还构造了一种放射性废物桶的伽马扫描装置，包括探测器和处理器；
[0049]
所述探测器用于在各个所述初筛区域对应的测量点位置对所述废物桶进行计数率测量；
[0050]
所述处理器用于实现上述任一项所述的放射性废物桶的伽马扫描方法。
[0051]
本发明还构造了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的放射性废物桶的伽马扫描方法。
[0052]
通过实施本发明，具有以下有益效果：
[0053]
本发明提供一种对放射性废物桶的多点测量活度重建方法，利用废物桶周围各个测量点建立计数网格，建立废物桶周围伽马计数率与废物桶内放射源的关系，利用废物桶周围计数率分布反推放射源大概位置，通过预先探测效率计算放射源活度，并且通过迭代
循环提高计算精度。
[0054]
该活度重建方法，无需使用准直器，只对初筛区域本底进行屏蔽即可，即屏蔽外界环境的射线。
[0055]
该活度重建方法，摒弃了传统方法对废物桶的旋转分段测量，改为对废物桶周围各个点的测量，解决了分段伽马扫描测量存在“死角”的问题。
[0056]
该活度重建方法，结合了传统sgs技术(分段γ扫描)的介质、核素均匀假设以及tgs技术(层析γ扫描)对区域的划分，在保证测量精度的条件下降低了测量时间。
附图说明
[0057]
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0058]
图1是本发明放射性废物桶的伽马扫描方法的流程示意图；
[0059]
图2是本发明分解为多个初筛区域后的废物桶示意图；
[0060]
图3是本发明将初筛区域分解为多个新区域后的废物桶示意图；
[0061]
图4是本发明放射性废物桶的伽马扫描系统的模块框图。
具体实施方式
[0062]
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
[0063]
需要说明的是，附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
[0064]
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0065]
如图1所示，本发明的一个实施例公开了一种放射性废物桶的伽马扫描方法，包括以下步骤：
[0066]
s10：将废物桶等分为至少两个段层，每个段层等分为至少两个初筛区域，优选为至少三个初筛扇形区域。如图2所示，将废物桶等分为5个段层，每个段层等分为a、b、c、d四个初筛扇形区域。
[0067]
s20：接收探测器在各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶进行的计数率测量。
[0068]
具体地，探测器为碲锌镉探测器，每个初筛区域都需要进行一次计数率测量，初筛区域对应的测量点位置与废物桶的桶壁距离预设值(比如10cm)，且正对初筛区域圆柱表面的几何中心，如图2所示的m点就是初筛扇形区域a对应的测量点，即探测器。
[0069]
并且，步骤s20具体包括：
[0070]
探测器在其中一个段层的一个初筛区域对应的测量点位置开始对废物桶进行计数率测量；
[0071]
测量完成后，移动废物桶或移动探测器，令探测器在同一段层的另一个初筛区域对应的测量点位置继续对废物桶进行计数率测量，以此类推，接收探测器依次在所有段层中各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶的计数率测量，即探测器先完成在其中一个段
层中各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶的计数率测量，然后再依次完成在其他段层中各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶的计数率测量。优选地，可从废物桶底部的段层开始进行计数率测量，依次往上测量。
[0072]
在本实施例中，探测器的数量为一个，可根据等分初筛区域的数量来旋转废物桶或探测器相应度数，以令探测器正对同一段层的另一个初筛区域，且探测器或废物桶也可进行上下移动，以令探测器正对其他段层。在其他一些实施例中，探测器的数量可以为多个，分别对应多个初筛区域。
[0073]
s30：根据各个初筛区域对应测量点的计数率和预先得到的各个初筛区域对测量点的探测效率，进行初筛重建，得出各个初筛区域的活度重建值。
[0074]
具体地，步骤s30之前还包括：
[0075]
假设废物桶中介质均匀，通过模拟或刻度模型实验预先得到各个初筛区域对测量点的探测效率。具体通过无源效率刻度软件或者通过标准点源搭建效率刻度模型建立活度与探测器计数的关系，得到探测效率。
[0076]
本实施例中，可通过解下述线性方程组来进行初筛重建；
[0077][0078]
其中，cei为探测器在第i个测量点位置时的计数率；ep
ij
为探测器在第i个测量点位置时，第j个初筛区域的放射性核素对探测器的探测效率；α为一能量伽马射线对应的分支比；aj为第j个初筛区域内放射性核素的活度重建值。
[0079]
并且，步骤s30之后还包括：
[0080]
s31：判断各个初筛区域的活度重建值是否大于预设阈值。例如，根据各个初筛区域的活度重建值进行排序，从活度重建值最大的初筛区域开始依次判断活度重建值是否大于预设阈值。
[0081]
s32：若是，则对初筛区域进行网格划分，得到多个新区域，对各个新区域执行步骤s20和s30进行重建，得到各个新区域的活度重建值，直至新区域的活度重建值小于预设阈值，以累加的多个新区域的活度重建值替代原来的初筛区域的活度重建值。在其他一些实施例中，也可以设置分解精度，例如设置可分解成的最小新区域，当初筛区域分解到一定程度时，便停止分解。
[0082]
s33：若否，则以当前活动重建值代表初筛区域，后续累加计入废物桶的总活度。
[0083]
其中，将初筛区域划分为多个新区域包括：将初筛区域等分为至少两个新段层，每个新段层等分为至少两个新区域。如图3所示，将初筛区域a等分为2个新段层，每个新段层等分为a1、a2、a3、a4四个新区域，相应地，m1、m2、m3、m4点就是新区域a1、a2、a3、a4对应的测量点，即探测器。
[0084]
s40：累加各个初筛区域的活度重建值，获得废物桶的总活度。
[0085]
如图4所示，本发明的一个实施例公开了一种放射性废物桶的伽马扫描系统，包括：
[0086]
第一分解模块，用于将废物桶等分为至少两个段层，每个段层等分为至少两个初筛区域，优选为至少三个初筛扇形区域。如图2所示，将废物桶等分为5个段层，每个段层等
分为a、b、c、d四个初筛扇形区域。
[0087]
接收模块，用于接收探测器在各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶进行的计数率测量。
[0088]
具体地，探测器为碲锌镉探测器，每个初筛区域都需要进行一次计数率测量，初筛区域对应的测量点位置与废物桶的桶壁距离预设值(比如10cm)，且正对初筛区域圆柱表面的几何中心，如图2所示的m点就是初筛扇形区域a对应的测量点，即探测器。
[0089]
并且，所述接收探测器在各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶进行的计数率测量包括：
[0090]
探测器在其中一个段层的一个初筛区域对应的测量点位置开始对废物桶进行计数率测量；
[0091]
测量完成后，移动废物桶或移动探测器，令探测器在同一段层的另一个初筛区域对应的测量点位置继续对废物桶进行计数率测量，以此类推，接收探测器依次在所有段层中各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶的计数率测量，即探测器先完成在其中一个段层中各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶的计数率测量，然后再依次完成在其他段层中各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶的计数率测量。优选地，可从废物桶底部的段层开始进行计数率测量，依次往上测量。
[0092]
在本实施例中，探测器的数量为一个，可根据等分初筛区域的数量来旋转废物桶或探测器相应度数，以令探测器正对同一段层的另一个初筛区域，且探测器或废物桶也可进行上下移动，以令探测器正对其他段层。在其他一些实施例中，探测器的数量可以为多个，分别对应多个初筛区域。
[0093]
探测效率模块，用于假设废物桶中介质均匀，通过模拟或刻度模型实验预先得到各个初筛区域对测量点的探测效率。具体通过无源效率刻度软件或者通过标准点源搭建效率刻度模型建立活度与探测器计数的关系，得到探测效率。
[0094]
重建模块，用于根据各个初筛区域对应测量点的计数率和预先得到的各个初筛区域对测量点的探测效率，进行初筛重建，得出各个初筛区域的活度重建值。
[0095]
重建模块通过解下述线性方程组来进行初筛重建；
[0096][0097]
其中，cei为探测器在第i个测量点位置时的计数率；ep
ij
为探测器在第i个测量点位置时，第j个初筛区域的放射性核素对探测器的探测效率；α为一能量伽马射线对应的分支比；aj为第j个初筛区域内放射性核素的活度重建值。
[0098]
判断模块，用于判断各个初筛区域的活度重建值是否大于预设阈值，若是，则跳转分解重建模块；若否，则以当前活动重建值代表初筛区域，后续累加计入废物桶的总活度。例如，根据各个初筛区域的活度重建值进行排序，从活度重建值最大的初筛区域开始依次判断活度重建值是否大于预设阈值。
[0099]
第二分解模块，用于对初筛区域进行网格划分，得到多个新区域，并跳转至接收模块和重建模块以对各个新区域进行重建，得到各个新区域的活度重建值，直至新区域的活度重建值小于预设阈值，以累加的多个新区域的活度重建值替代原来的初筛区域的活度重
建值。在其他一些实施例中，也可以设置分解精度，例如设置可分解成的最小新区域，当初筛区域分解到一定程度时，便停止分解。
[0100]
其中，将初筛区域划分为多个新区域包括：将初筛区域等分为至少两个新段层，每个新段层等分为至少两个新区域。如图3所示，将初筛区域a等分为2个新段层，每个新段层等分为a1、a2、a3、a4四个新区域，相应地，m1、m2、m3、m4点就是新区域a1、a2、a3、a4对应的测量点，即探测器。
[0101]
累加模块，用于累加各个初筛区域的活度重建值，获得废物桶的总活度。
[0102]
本发明的一个实施例还公开了一种放射性废物桶的伽马扫描装置，包括探测器和处理器；
[0103]
探测器用于在各个初筛区域对应的测量点位置对废物桶进行计数率测量；
[0104]
处理器用于实现上述实施例所述的放射性废物桶的伽马扫描方法。
[0105]
本发明的一个实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的放射性废物桶的伽马扫描方法。
[0106]
通过实施本发明，具有以下有益效果：
[0107]
本发明提供一种对放射性废物桶的多点测量活度重建方法，利用废物桶周围各个测量点建立计数网格，建立废物桶周围伽马计数率与废物桶内放射源的关系，利用废物桶周围计数率分布反推放射源大概位置，通过预先探测效率计算放射源活度，并且通过迭代循环提高计算精度。
[0108]
该活度重建方法，无需使用准直器，只对初筛区域本底进行屏蔽即可，即屏蔽外界环境的射线。
[0109]
该活度重建方法，摒弃了传统方法对废物桶的旋转分段测量，改为对废物桶周围各个点的测量，解决了分段伽马扫描测量存在“死角”的问题。
[0110]
该活度重建方法，结合了传统sgs技术(分段γ扫描)的介质、核素均匀假设以及tgs技术(层析γ扫描)对区域的划分，在保证测量精度的条件下降低了测量时间。
[0111]
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述实施例或技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，即“在一些实施例”所描述的实施例可与上下任一实施例进行自由组合；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。