辐射环境下HPGe-LaBr3双探测器系统的能谱修正算法研究

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我国核电事业快速发展的同时对我国核安全工作提出了较高要求,特别是核事故后应急监测方法的研发显得特别重要。通过核事故应急监测措施能够及时获取核事故后核素的准确信息,目前航空机载放射性监测装置已被广泛用于核应急中核素信息的测量,但在放射性信息的快速、准确获取上仍有较大的研发空间。本文针对NH-UAV航空机载放射性监测系统中的HPGe-LaBr3双探测器系统,发展并提出了一种全新的能谱修正算法,可实现系统对定点放射性核素信息的快速、准确测量。主要研究内容及研究结果如下:1)针对NH-UAV航空机载放射性监测装置提出了一种全新的能谱修正算法。根据双探测系统中HPGe探测器与LaBr3探测器探测区域的差异,以HPGe探测能谱为标准谱,对LaBr3探测能谱进行修正,得到若干能量的能谱修正系数值,拟合得到能谱修正曲线。针对上述能谱修正算法,讨论了其理论基础,并对该算法的理论基础进行了初步验证。用Monte Carlo模拟得到指定源项下装置中HPGe探测器与LaBr3探测器的能谱,模拟时多次运用强制碰撞、轮盘赌等减方差技巧,并提出了一种二次源减方差技巧;探究不同源项尺寸、不同探测位置下该方法的适用性。结果表明:修正系数与能量之间存在良好线性关系;经修正后,最大偏差由1.65降为0.035;经初步验证,该方法的理论具有可行性。2)根据核事故发生后的不同阶段,探究了NH-UAV航空机载放射性监测装置在核事故初期不同核事故、核事故中期以及核事故后期不同飞行高度、不同探测位置和不同源项大小等复杂辐射环境下能谱修正算法的可行性与适用性。研究结果表明:该能谱修正算法适用于不同辐射环境中,且能谱修正系数与相应能量之间均具备良好的线性关系。在一定误差范围内,能谱修正算法与飞行高度无关;但探测位置、源项大小对能谱修正结果有较大影响。3)利用最小二乘法研究LaBr3探测器G(E)函数多项式的系数值。利用蒙卡获取多个能量的能谱,计算得到了溴化镧探测器的G(E)函数表达式;经实验验证,该方法是可行的。本文的研究工作为航空机载放射性监测装置NH-UAV中的数据处理提供了有靠依据,有助于系统实现放射性的实时、定点测量功能。
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