[发明专利]中低放射性废物桶测量的半层析伽玛扫描方法

说明书

一种中低放射性废物桶测量的半层析伽玛扫描方法，包括：旋转台、探测器平台、具有准直器的探测器、透射源平台、透射源及其屏蔽部件和分析模块，将废物桶沿高度方向分为若干段层，通过将废物桶旋转，将放射性点源在各段层的面分布变为环源沿半径方向上的线分布，利用探测器在不同段层高度和各段层内不同偏心位置进行测量，建立反应探测器计数率与各环状网格内核素活度相互关系的方程组，求解方程组获得放射性核素活度在废物桶内沿桶径方向和高度方向的分布，求和获得废物桶内放射性核素的总活度。该方法测量精度高，测量时间短，具有很高的实用价值与应用前景。

技术领域

本发明涉及的是一种针对核电厂中低放射性桶装废物进行核素与活度测量的伽马扫描方法与活度重建技术，以及基于该技术的相应装置，具体是利用辐射探测器测量匀速旋转废物桶内发出的伽玛射线，然后重建出放射性核素及其活度沿废物桶径向与轴向分布的扫描技术。

背景技术

随着国家大力发展核电，核电运行中产生的大量中低放射性废物亟待处置。根据国家标准GB11928-1989、GB9132-1988等规定，对这些废物进行中间暂存、运输、最终处置前必须进行表面污染和剂量率检测、桶内核素鉴别与活度测量。由于测量对象为含有放射性的大体积桶装废物，因此对桶内核素及活度进行准确测量存在一定的困难。目前，比较理想的是无损检测技术，γ扫描技术是使用最广泛的核电厂桶装废物检测方法之一，包括分段伽玛扫描技术(Segmented Gamma Sacnning，SGS)和层析伽玛扫描技术(TomographicGamma Sacnning，TGS)。其原理是，通过辐射探测器测量伽玛射线的幅度和计数，再通过多道分析仪分析测得的伽玛射线的能谱，从而确定核素种类及对应核素发出特征伽玛射线计数率。由于核素在桶内存在分布，并且发出的射线还受到桶内物质的吸收衰减，因此需要建立测量计数率与桶内各核素活度的关系。二十世纪七十年代发展起来的SGS是将废物桶沿高度方向分为若干层，假设断层内物质和核素均匀分布，以此建立起测量计数率和活度的关系，并规定了该探测方法的扫描方式，即废物桶匀速旋转(目的是减少桶内放射性核素圆周方向分布的不均匀度)，和辐射探测器正对各断层依次步进升降测量，通过该方法可以获得放射性活度沿废物桶轴向的分布。SGS由于认为放射性核素在废物桶内均匀分布，重建后的活度与真实值相比误差非常大。二十世纪九十年代提出的TGS在SGS技术的基础上，对各段层的测量引入层析扫描技术，可以通过重建计算，获得桶内填充物质及放射性核素活度的三维分布，大大提高了测量精度。该方法需要进行层析扫描，即探测器从各个不同方向和位置对废物桶进行测量，如废物桶步进转动，探测器在水平面上的偏心平动和沿高度方向的升降，因此TGS虽然测量精度高，但对测量过程复杂、时间为SGS的几十倍，限制了其广泛应用。

针对SGS测量时间短、精度差，TGS测量精度高、时间长的特点，寻求测量时间相对短、测量精度相对高的探测技术将具有重要的价值和应用前景。为此，一种基于双探测器的改进型SGS技术(Improved Segmented Gamma Sacnning，ISGS)被提出，其原理是在SGS的基础上，将各段层内的放射性核素按其分布等效为单点源，由于测量时废物桶匀速旋转，该点源即为线性环源，通过两个探测器定位确定环源的半径，对源的定位使得探测效率能准确计算，因此探测精度较SGS大大提高。该方法对点源存在的情况有很高的探测精度，但在多点源的情况下精度会降低。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提出一种中低放射性废物桶测量的半层析(Semi-Tomography Gamma Scanning，STGS)伽玛扫描扫描方法，本发明提出的介于SGS与TGS之间的半层析伽玛扫描，可以获得废物桶旋转测量时放射性核素(环状存在)在段层半径和废物桶高度方向上的分布，测量精度高于SGS，且与TGS相比大大简化了测量过程、缩短了测量时间。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：