《惰性氣體氙放射性同位素測量的虛擬源刻度技術研究》是依託西北核技術研究院，由田自寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：惰性氣體氙放射性同位素測量的虛擬源刻度技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：田自寧
- 依託單位：西北核技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前放射性氣體的監測是國際上研究的重點前沿領域，尤其對惰性氣體氙放射性同位素的監測是判斷是否存在違背全面禁止核試驗條約進行核試驗的依據。其中準確地刻度測量系統的探測效率是整個監測過程關鍵。在進行Xe-133等同位素測量過程中其半衰期較短，製作刻度用標準氣體比較難，難以完成譜儀系統的準確刻度。本課題提出使用Ba-133虛擬點源和面源刻度Xe-133氣體源效率。通過點源和面源在探測器軸線上不同高度實驗建立其探測效率和高度的函式關係，設實驗氣體源效率為應變數，解方程得虛擬源位置，將點源或面源放在虛擬源位置刻度氣體源效率。進行Cs-137點源虛擬點和20cm位置理論計算與實驗，實現對Ba-133γ射線符合相加效應的校正。將虛擬點源原理套用到Xe-133煙雲的航測蒙卡模型中，解決其大源小探測器的小機率問題。期望通過項目開展，為該技術在禁核試核查，核應急測量及環境放射性測量領域的套用尊定基礎。
結題摘要
放射性氣體源、大面積和大體積源的監測是目前國際上核輻射探測領域研究的重點前沿方向，其中放射性體源無源效率刻度因子是放射性核素定量分析中最為關鍵的參數。尤其是CTBT放射性氙同位素體源樣品的國際比對分析，是檢驗各國核素實驗室的HPGeγ譜儀系統性能及判斷各國是否進行核試驗的重要依據。然而，目前國內外現有的相對測量方法與基於蒙特卡羅的無源效率刻度方法，在放射性氙同位素及大面積大體積源的探測效率刻度中分別存在難以實驗刻度和不確定度大等問題，因此亟待發展新的測量方法和實驗技術。本論文開展了面源靜態和動態刻度體源探測效率方法研究，將虛擬點源套用於放射性污染區域邊界測量的方法研究，建立了基於蒙特卡羅的大源小探測器的小機率問題的模擬輸運計算方法，研究了非均勻分布體源和面源的無源效率刻度方法。本論文提出的方法可以互相驗證，可套用到樣品國際比對結果的驗證分析中，從而保障比對數據的準確可靠；同時，也避免了大體源和難獲得源的製備及無源效率刻度軟體的不足。提出的基於虛擬源原理的體源無源效率刻度方法，給各種γ探測器現場進行效率刻度提供了有效選擇，將在禁核試核查、放射性氣體γ譜分析國際樣品比對、核應急監測及環境放射性監測領域的探測系統刻度及套用測量工作中發揮重要作用。 本論文主要開展了以下三個方面的創新性研究工作： (1) 研究了基於虛擬點源和面源的體源無源效率刻度方法。 研究提出了體源無源效率刻度的等效虛擬源刻度方法，推導了虛擬面源分層模擬及虛擬面源的積分中值表達，建立了基於點源效率函式的虛擬刻度模式，並進行了相關實驗驗證，進而發展了用於確定放射性污染邊界的測量方法。 (2) 研究使用蒙特卡羅方法刻度大面積及大體源的虛擬點源位置。 研究中採用效率區域偏倚抽樣、點源錐形準直和點源分步模擬體源效率相結合的方法，解決了大體源小探測器的小機率問題，開發了相關的蒙卡模擬程式。 (3) 研究基於機率密度分布函式的無源效率刻度方法。 研究提出了基於已知機率密度函式分布的非均勻源效率刻度的理論方法，並開展了非均勻分布體源的實驗研究。
