[发明专利]一种基于逆向粒子输运的辐射源强重建方法

说明书

本发明公开了一种基于逆向粒子输运的辐射源强重建方法，包括以下步骤：建立粒子逆向输运核数据库；获取测量设备处粒子能量、强度分布信息，结合初始源空间分布信息、介质影像信息、测量设备信息建立起逆向蒙特卡罗辐射输运计算模型；根据测量设备处粒子能量、强度分布信息，抽样得到源粒子，使用蒙特卡罗逆向输运方法对该粒子进行模拟，直到该粒子输运到达辐射源处；对所有粒子进行逆向输运模拟，并对统计得到的辐射源处粒子强度分布信息进行归一化处理，获取辐射源处粒子源强分布。本发明可有效获得粒子源强分布，可进行精确的辐射源反演。

技术领域

本发明涉及反应堆、放射治疗、辐射防护等核能与核技术应用领域，具体涉及一种基于逆向粒子输运的辐射源强重建方法。

背景技术

辐射源强度分布直接决定了辐射剂量场的分布情况，精确获得辐射源强度分布是辐射防护、反应堆检测、放射治疗剂量监测等领域的一个关键问题。在实际应用过程中存在辐射源强度高、空间有限、难以放置探测设备等问题，导致难以直接测量得到辐射源强度，射线穿过介质后会在介质后形成透射分布，该透射分布一定程度上反应了辐射源强分布，因此研究通过透射分布逆向重建得到辐射源强分布方法，对辐射防护、反应堆检测、放射治疗剂量监测等具有重要意义。

目前辐射源强重建多采用散射核反卷积迭代方法，该方法基于解析散射核通过反复迭代优化得到辐射源强度分布，虽然计算速度快，但存在重建精度不高的问题，因此有必要发展一套精确的辐射源强重建方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于逆向粒子输运的辐射源强重建方法，以解决辐射防护、反应堆检测、放射治疗剂量监测等领域辐射源难以精准重建的难题。

技术方案：本发明的基于逆向粒子输运的辐射源强重建方法，包括以下步骤：

(1)建立粒子逆向输运核数据库；

(2)获取测量设备处粒子能量、强度分布信息，结合初始源空间分布信息、介质影像信息、测量设备信息建立起逆向蒙特卡罗辐射输运计算模型；

(3)根据测量设备处粒子能量、强度分布信息，抽样得到源粒子，使用蒙特卡罗逆向输运方法对该粒子进行模拟，直到该粒子输运到达辐射源处；

(4)对所有粒子进行逆向输运模拟，并对统计得到的辐射源处粒子强度分布信息进行归一化处理，获取辐射源处粒子源强分布。

步骤(1)中，所述粒子逆向输运核数据库包括与不同元素发生反应后粒子对应的入射粒子能量、角度分布信息。

步骤(1)中，所述建立粒子逆向输运核数据库，具体包括以下步骤：

(1.1)将0MeV～20MeV的粒子能量划分为N群，其中，N为大于0的整数；

(1.2)建立单元球，在单元球中填充不同的元素，单元球球心设置点源，以步骤(1.1)中各能群作为源能量分布，使用蒙特卡罗方法进行模拟，统计一次碰撞后粒子能量/角度分布；

(1.3)对所有能群进行模拟后，针对不同元素，对碰撞后粒子能量/角度分布数据进行处理，获得出射粒子能量对应的入射粒子能量/角度分布数据，建立粒子逆向输运核数据库。

步骤(2)中，所述建立逆向蒙特卡罗辐射输运计算模型，具体包括以下步骤：

(2.1)使用测量数据标定信息对测量设备探测数据进行标定，获得测量设备处粒子能量、强度分布；

(2.2)将测量设备作为逆向粒子输运源，初始源空间作为计数空间，建立起逆向蒙特卡罗辐射输运计算模型。

步骤(3)中，所述根据测量设备处粒子能量、强度分布信息，抽样得到源粒子，使用蒙特卡罗逆向输运方法对该粒子进行模拟，直到该粒子输运到达辐射源处，具体包括以下步骤：