辐射源项探测器设计[范文]

第1章 绪论

1.1论文选题背景

随着我国核工业的迅猛发展，核设施的退役工作越来越紧迫而艰巨。核设施的退役是一个涉及到方方面面的系统性工程，其中一个重要的任务就是对具有高放射性的辐射源项的调查。为了实现在退役过程中工作人员辐射防护最优化，国外普遍采用机器人进行远距离操作完成相关的处理任务。在所有处置操作中，源项调查是确定远距离操作技术的基础，它需要确定退役区域内的放射性分布、强度、核素及组成比例等信息。因此具有辐射探测功能的探测系统在核设施的退役过程中，具有重要地位。此论文为原创首发，可在知网论文检测入口查询重复率。

GRIS示意图

在探测过程中，为了确定源项的空间位置并保护探测器，通常在探测器前安装准直孔，但是准直孔的相关设计直接与源项的探测效率、成像效果相关，探测器的摆放以及源项重构方法，对探测结果也影响极大，因此相关设计是核辐射探测器系统研究开发的一项重要工作。

1.2国内外现状

1.2.1 γ射线的探测器的发展

1958年，哈尔·安杰等人研制出一种由平行孔准直器、NaI(Tl)闪烁体、光电倍增管阵列构成的用于探测γ射线的探测器。在允许的探测范围内，该探测器能短时间内输出清晰的放射源图像，因而该成果被迅速推广。但是如果放射源与探测器之间的距离过远，则导致探测效率过低，不能得到有效的放射源图像。然而在军事、核能工业及放射性监控等领域，均要求探测器能够在较远的距离上准确探测出放射源的能量、强度、种类以及位置等信息。

0世纪90年代初期，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）研制出了γ射线成像谱仪（Gamma-Ray Imaging Spectrometry, GRIS），成为了首台能够满足军事及核工业实际应用要求的γ射线探测器。GRIS的主要功用是进行军事勘探，能远距离对导弹里核弹头进行准确地成像，从而对导弹里核弹头的数目、位置、状态等参数进行实时远距离勘测和监控。但它的主要缺点就是设备复杂，携带、使用不方便。图1.1和1.2分别为LLNL实验室研制的GRIS以及探导弹内部核弹头的图像。

拍摄导弹内部的核弹头图像

1993年，由美国国防高级研究计划署资助，名为Gamma CamTM的γ射线探测器在爱达荷州国家工程环境实验室（INEEL）开始研制，并于1996年研制成功。除此之外，美国辐射监测设备公司、英国核燃料有限公司以及法国原子能总署等机构都成功研制出了γ射线探测器产品。图1.3（a）和（b）分别为美国辐射监测设备公司研制的RadCam2000TM和INEEL研制的Gamma CamTM实物图。

两种γ射线探测器产品实物图

其中Gamma CamTMγ射线探测器除了能够对远距离放射性物质成像外，最大的优点就是轻便、携带方便。它广泛应用于对核反应堆和核电站里具有放射性核原料状态进行远距离实时监控。因为Gamma CamTM能精确的定位放射性废弃原料，确定其放射强度，从而可以减少工作人员直接暴露在放射性空间里的时间，降低放射性物质对工作人员引起的可能危害。

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