雙探測位置螺旋γ掃描技術研究

唐新海 顧衛國 楊 檜 王德忠

（上海交通大學 機械與動力工程學院 上海 200240）

在核動力廠的運行過程中，會產生低中水平放射性廢物，并被處理成固體桶裝廢物進行處置。根據我國相關法律和標準，這些廢物最終處置前，需對桶內的放射性核素的種類和活度進行測量，以滿足分類處置的要求［1］。針對核動力廠產生的低中水平放射性廢物桶的測量，普遍采用無損分析技術（Non-Destructive Assay，NDA）中的 γ 掃描技術（Gammaray Scanning）［2］。γ掃描技術主要可以分為分段γ掃描技術（Segmented Gamma Scanning，SGS）和層析γ掃描技術（Tomographic Gamma Scanning，TGS）。SGS 把廢物桶沿軸向平均分為數段，假設每一段內的填充物質和放射性核素均勻分布，當測量對象的填充介質或放射性核素不均勻分布時，其測量誤差非常大［3］。TGS在此基礎上把每一段進一步劃分為若干體素，實現了放射性核素活度的三維重建，提高了測量精度，但是TGS在透射測量和發射測量過程中需要獲得多個偏心位置的數據，所以測量時間長［4］。

為了均衡γ 掃描技術的測量時間和測量精度，許多改進型技術在SGS 和TGS 的研究基礎上被提出。Anh［5］在 SGS 分段的基礎上，假設每一段內的放射源以多個環源的形式存在，通過改變探測器與桶中心的距離，獲得多個不同位置的計數并重建出每一個環源的活度，但是測量時間是SGS 的數倍。劉誠和錢楠等［6?7］在Anh的基礎上，假設每一段內的放射源以一個等效環源的形式存在，通過增加測量一個偏心位置的計數確定等效環源的半徑進而求解每一段內的放射性核素活度，這種基于雙探測位置的SGS技術（Improved Segmented Gamma Scanning，ISGS）若采用一個HPGe探測器，測量時間是SGS的兩倍。……