1.一種核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推方法,其特征在于,該方法包括如下步驟:
步驟一,用探測器探測核電廠內(nèi)的劑量率D1,D2,D3…Di;
步驟二,根據(jù)探測到的劑量率信息,建立如下式(一)所示的含有輻射源強(qiáng)度的超定方程組,
(一)
其中,所述超定方程組的系數(shù)矩陣ai,j通過下式(二)和(三)得到,
(二)
(三);
步驟三,通過最小二乘法處理步驟二中的超定方程組,得到如下式(四)所示輻射源強(qiáng)度信息,
Sj,0=(aj,i·ai,j)-1·aj,i·Di (四);
其中,Di表示第i個探測器探測得到的劑量率;j表示輻射源的個數(shù);m表示輻射源個數(shù)能達(dá)到的最大值;Sj表示第j個輻射源的強(qiáng)度;Sj,0表示初始計(jì)算未進(jìn)行迭代的第j個輻射源的強(qiáng)度;ai,j表示系數(shù)矩陣,是第j個輻射源對第i個探測器的劑量響應(yīng)系數(shù);表示線源離散系數(shù);Lj表示第j個輻射源的離散數(shù)量;表示歸一化離散源強(qiáng);BD(E,L(μ(E),r0→rp)表示積累因子,是E和L(μ(E),r0→rp)的函數(shù);L(μ(E),r0→rp)表 示光學(xué)距離,是μ(E)和r0→rp的函數(shù);μ(E)表示截面/線性衰減系數(shù);r0→rp表示輻射源到探測點(diǎn)的距離;C(E)表示通量-劑量轉(zhuǎn)換因子,是E的函數(shù);E表示能量,是核電廠中輻射源發(fā)出的伽瑪射線的平均能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推方法,其特征在于,在步驟三之后,所述方法還包括如下步驟,
步驟四,根據(jù)步驟三中得到的輻射源強(qiáng)度信息計(jì)算探測器位置處的劑量率,D′1,D′2,D′3…D′i;
步驟五,對探測器探測到的劑量率信息和計(jì)算得到的探測器位置處的劑量率信息進(jìn)行線性擬合,得到擬合后的兩者關(guān)系的線性方程,進(jìn)而得到擬合參數(shù),所述擬合參數(shù)包括:平均不確定度、擬合優(yōu)度和對應(yīng)的權(quán)重矩陣;
步驟六,將步驟五中得到的權(quán)重矩陣迭代至步驟二中的超定方程組,得到加權(quán)的超定方程,進(jìn)而重復(fù)步驟二、步驟三和步驟四,直至獲得期望的輻射源強(qiáng)度信息;
其中,D′i表示計(jì)算出的第i個探測器位置處的劑量率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推方法,其特征在于,對于所述核電廠中輻射源發(fā)出的伽瑪射線的平均能量E,其測算方法包括如下子步驟:
子步驟1,在核電廠內(nèi)部選取預(yù)定位置,該預(yù)定位置距離輻射源的距離為t,在該預(yù)定位置放置探測器,收集所述探測器探測到的劑量率I0,
子步驟2,取回所述探測器,在其外部包覆屏蔽層后放置在所述預(yù)定位置,收集所述探測器探測到的劑量率I;
或者,取回所述探測器,在預(yù)定位置放置屏蔽體,再將所述探測器放置在屏蔽體內(nèi),收集所述探測器探測到的劑量率I;
子步驟3,根據(jù)子步驟1和步驟2得到的I和I0,通過下式(五)計(jì)算包覆層或屏蔽體的質(zhì)量衰減系數(shù)μ,
I/I0=BDe-μt (五)
子步驟4,根據(jù)子步驟3的計(jì)算結(jié)果,得到輻射源發(fā)出的伽瑪射線的平均能量E。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推方法,其特征在于,計(jì)算所述光學(xué)距離L的方法包括如下子步驟,
子步驟a,跟蹤伽馬射線從離散的輻射源到探測點(diǎn)的穿行過程,記錄伽馬射線穿過輻射區(qū)域的順序,
子步驟b,分別計(jì)算每個輻射區(qū)域的距離,結(jié)合每個輻射區(qū)域材質(zhì)的線性減弱系數(shù),最后求出總的光學(xué)距離L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推方法,其特征在于,使用最小二乘法處理步驟二中的超定方程組,并獲得輻射源強(qiáng)度信息的過程包括如下子步驟:
子步驟3-1,將超定方程組用矩陣的形式表示為AX=b;
子步驟3-2,求該矩陣的法方程ATAX=ATb,即X=(ATA)-1ATb;
子步驟3-3,用對稱矩陣的三角分解法解法方程,記G=ATA, 其中,G為對稱矩陣;
子步驟3-4,利用三角分解法解出G=LDLT,其中L是小三角矩陣,D為對角矩陣;
子步驟3-5,解下三角矩陣方程組:LY1=ATb;
子步驟3-6,解對角矩陣方程組:DY2=Y(jié)1;
子步驟3-7,解上三角矩陣方程組:LTX=Y(jié)2。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推方法,其特征在于,在步驟五中,通過下式(六)進(jìn)行線性擬合,
(六)
其中,表示估計(jì)的劑量率;表示估計(jì)的斜率, 表示估計(jì)的截距,
n表示探測器個數(shù)i能達(dá)到的最大值,表示計(jì)算出的探測器位置處劑量率的平均值,表示探測器探測到的劑量率的平均值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推方法,其特征在于,在步驟五中,根據(jù)不確定度得到權(quán)重函數(shù),再通過權(quán)重函數(shù)獲得權(quán)重矩陣W,所述權(quán)重矩陣W通過下式(七)得到,
(七)
其中,f表示擬合不確定度,表示平均擬合不確定度,fi表示第i個探測器位置的擬合不確定度;表示權(quán)重函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推方法,其特征在于,
在步驟六中,當(dāng)Si>0,且品質(zhì)因數(shù)M達(dá)到最大值時停止加權(quán)迭代,并輸出輻射源強(qiáng)度信息,此時輸出的輻射源強(qiáng)度信息即為所述期望的輻射源強(qiáng)度信息;
其中,每次執(zhí)行步驟六時都相應(yīng)地得到一個品質(zhì)因數(shù)M,所述品質(zhì)因數(shù)M通過下式(八)得到,
(八)
其中,R2表示擬合優(yōu)度,
9.一種核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)用于執(zhí)行權(quán)利要求1-8所述的核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的核電廠線源輻射源強(qiáng)逆推系統(tǒng), 其特征在于,該系統(tǒng)包括探測器、伽瑪射線平均能量計(jì)算模塊和輻射源強(qiáng)度計(jì)算模塊;
所述探測器有多個,包括預(yù)定位置探測器和核電廠輻射值監(jiān)測探測器,
所述預(yù)定位置探測器設(shè)置在核電廠輻射區(qū)域內(nèi)與輻射源之間距離確定的預(yù)定位置,且在所述預(yù)定位置探測器外部任選地包覆有可拆卸的屏蔽層;
所述預(yù)定位置探測器用于將探測到的輻射劑量率信息傳遞至伽瑪射線平均能量計(jì)算模塊,
所述核電廠輻射值監(jiān)測探測器分布在核電廠的輻射區(qū)域中,用于將分別探測到的核電廠中劑量率信息傳遞至輻射源強(qiáng)度計(jì)算模塊,
所述伽瑪射線平均能量計(jì)算模塊用于計(jì)算伽瑪射線的平均能量E,
所述輻射源強(qiáng)度計(jì)算模塊用于計(jì)算核電廠中輻射源強(qiáng)度。