本發(fā)明涉及核電廠(chǎng)中輻射源強(qiáng)度的計(jì)算方法和系統(tǒng)，具體涉及一種核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法及點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

核電廠(chǎng)的放射性來(lái)自壓力容器中燃料組件的活性區(qū)域，輻射源主要由裂變產(chǎn)物、錒系元素和腐蝕活化產(chǎn)物組成。系統(tǒng)運(yùn)行中，輻射源隨冷卻劑流經(jīng)一回路主系統(tǒng)(包括壓力容器、主泵、穩(wěn)壓器、主管道等)、化學(xué)容器控制系統(tǒng)等，輻射源分布在冷卻劑及相關(guān)設(shè)備表面。輻射源本身放射性強(qiáng)，工作人員在核電廠(chǎng)正常運(yùn)行時(shí)的日?；顒?dòng)所受的劑量占年總劑量的20％左右，而在核電站大修期間，工作人員所受到的劑量要占到年總劑量的80％，在核電廠(chǎng)大修期間主要是通過(guò)縮短工作人員在輻射區(qū)的停留時(shí)間來(lái)減少受照劑量。

核電廠(chǎng)中輻射源分布比較廣泛，尤其是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用和大修后，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)越來(lái)越難以推斷出各個(gè)位置輻射源的輻射強(qiáng)度，所以在很多數(shù)據(jù)的計(jì)算時(shí)，尤其是依據(jù)輻射源強(qiáng)度的計(jì)算中，因?yàn)殡y以獲得準(zhǔn)確的基礎(chǔ)信息而極大地影響了準(zhǔn)確性和實(shí)用性，同時(shí)，在國(guó)內(nèi)目前的防護(hù)設(shè)施和手段不是很完備的情況下，也使得工作人員被照射的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。

現(xiàn)有技術(shù)中，需要推算輻射源強(qiáng)度時(shí)，一般采用源項(xiàng)分析法，首先，根據(jù)放射性物質(zhì)的產(chǎn)生和消失途徑確定其產(chǎn)生項(xiàng)(如流入項(xiàng)，衰變產(chǎn)生項(xiàng)等)和消失項(xiàng)(如過(guò)濾項(xiàng)，泄漏項(xiàng)等)，并明確各項(xiàng)的物理模型，然后根據(jù)上述各項(xiàng)對(duì)放射性物質(zhì)建立核子濃度平衡方程(組)，最后聯(lián)立方程(組)求解，然而在這些計(jì)算過(guò)程中存在大量的簡(jiǎn)化和近似計(jì)算，所以其結(jié)果往往與真實(shí)數(shù)值差距較大，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在很多的障礙，另外，在考慮到輻射源本身對(duì)人體造成的危害、核電廠(chǎng)內(nèi)部復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)、放射性核素準(zhǔn)確信息難以獲取、核電廠(chǎng)探測(cè)器測(cè)量值的不確定度等因素時(shí)，上述方法在安全性、準(zhǔn)確性等方面都存在問(wèn)題，亟待改進(jìn)或提出新的輻射源強(qiáng)度獲取途徑。

由于上述原因，本發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算源強(qiáng)信息的方法做了深入研究，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常核電廠(chǎng)中部分放射性組件可以簡(jiǎn)化為點(diǎn)源或者簡(jiǎn)化為線(xiàn)源，如一個(gè)熱閥可以簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)源，一個(gè)管道可以簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)源或多個(gè)點(diǎn)源，還可以簡(jiǎn)化成一個(gè)線(xiàn)源，還可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的體源，如球體源、圓柱體源、長(zhǎng)方體源等，并且可以對(duì)線(xiàn)源、體源進(jìn)行離散化處理，從而根據(jù)離散化處理后的信息進(jìn)行源強(qiáng)逆推得到輻射源強(qiáng)度信息，從而設(shè)計(jì)出一種能夠解決上述問(wèn)題的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法及點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，設(shè)計(jì)出一種核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法及點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)可以在充分保障人體輻射安全的情況下，得到核電廠(chǎng)內(nèi)部復(fù)雜幾何空間結(jié)構(gòu)下的體源源強(qiáng)數(shù)據(jù)；該方法中，在核電廠(chǎng)中的預(yù)定位置放置探測(cè)器，并且還在該位置放置帶有屏蔽的探測(cè)器，進(jìn)而獲得輻射源放出伽馬射線(xiàn)的平均能量；另外，在核電廠(chǎng)中還設(shè)置有多個(gè)監(jiān)測(cè)核電廠(chǎng)輻射值的探測(cè)器，以獲得部分采點(diǎn)的劑量率，利用點(diǎn)核積分和加權(quán)最小二乘法結(jié)合的方式，同時(shí)將歸一化輻射源強(qiáng)在空間上進(jìn)行離散，利用射線(xiàn)跟蹤方法判斷每個(gè)體源放出的γ射線(xiàn)在空間的穿行路程并計(jì)算出光學(xué)距離，結(jié)合材料、積累因子等信息開(kāi)展方程組系數(shù)的計(jì)算，進(jìn)而逆推出源強(qiáng)；然后得到對(duì)探測(cè)器位置處劑量率的計(jì)算值，把測(cè)量值和計(jì)算值進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析處理，獲得標(biāo)準(zhǔn)偏差、斜率、截距等關(guān)鍵參數(shù)，進(jìn)而得到能表示物理含義的品質(zhì)因數(shù)，該品質(zhì)因數(shù)能夠衡量每次計(jì)算結(jié)果的可接受度；同時(shí)提出一種加權(quán)迭代方法，降低不確定度較大的探測(cè)器引入的誤差，利用迭代的方式多次重復(fù)上述步驟直到品質(zhì)因數(shù)滿(mǎn)足預(yù)設(shè)的條件，進(jìn)而得到期望的輻射源強(qiáng)和輻射場(chǎng)結(jié)果的不確定度，從而完成本發(fā)明。

具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的目的在于提供以下方面：

(1)一種核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(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(cè)器探測(cè)核電廠(chǎng)內(nèi)的劑量率d1,d2,d3…di，

步驟二，根據(jù)探測(cè)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，

其中，所述超定方程組的系數(shù)矩陣ai,j通過(guò)下式(二)和(三)得到，

在式(三)中，當(dāng)輻射源為點(diǎn)源時(shí)，p＝0，l＝1，m＝1，n＝1；當(dāng)輻射源為線(xiàn)源時(shí)，p＝1，m＝1，n＝1；當(dāng)輻射源為體源時(shí)，p＝1；

步驟三，通過(guò)最小二乘法計(jì)算步驟二中的超定方程組得到輻射源強(qiáng)度信息，所述輻射源強(qiáng)度為下式(四)

sj,0＝(aj,i·ai,j)^-1·aj,i·di(四)

其中，di表示第i個(gè)探測(cè)器探測(cè)得到的劑量率；j表示輻射源的個(gè)數(shù)；m表示輻射源個(gè)數(shù)能達(dá)到的最大值；sj表示第j個(gè)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(gè)輻射源的強(qiáng)度；ai,j表示系數(shù)矩陣，是第j個(gè)輻射源對(duì)第i個(gè)探測(cè)器的劑量響應(yīng)系數(shù)；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(xiàn)性衰減系數(shù)；r0→rp表示輻射源到探測(cè)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(chǎng)中輻射源發(fā)出的伽瑪射線(xiàn)的平均能量；表示離散源強(qiáng)，其中的l、m和n分別表示體源在三維坐標(biāo)上離散后三個(gè)坐標(biāo)軸上的離散標(biāo)號(hào)；

優(yōu)選地，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(cè)器位置處的劑量率，d′1,d′2,d′3…d′i；

步驟五，對(duì)探測(cè)器探測(cè)到的劑量率信息和計(jì)算得到的探測(cè)器位置處的劑量率信息進(jìn)行線(xiàn)性擬合，得到擬合后的兩者關(guān)系的線(xiàn)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(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣；

步驟六，將步驟五中得到的新的權(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(gè)探測(cè)器位置處的劑量率。

(2)根據(jù)上述(1)所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法，其特征在于，所述離散源強(qiáng)通過(guò)下式(五)獲得：

其中，當(dāng)輻射源為體源時(shí)，su(l)、sv(m)和sw(n)分別表示體源在三維坐標(biāo)上離散后u坐標(biāo)軸上的源強(qiáng)權(quán)重因子、v坐標(biāo)軸上的源強(qiáng)權(quán)重因子和w坐標(biāo)軸上的源強(qiáng)權(quán)重因子；

優(yōu)選地，當(dāng)所述體源為圓柱體源時(shí)，su(l)、sv(m)和sw(n)分別通過(guò)下式(六)、(七)和(八)獲得：

其中，η1,1、η1,2、η2,1、η2,2、η3,1和η3,2都表示余弦分布常數(shù)，r表示圓柱體源的半徑，z表示圓柱體源的高度，表示圓柱體源的角度；

優(yōu)選地，當(dāng)所述體源為球體源時(shí)，su(l)、sv(m)和sw(n)分別通過(guò)下式(九)、(十)和(十一)獲得：

其中，η1,1、η1,2、η2,1、η2,2、η3,1和η3,2都表示余弦分布常數(shù)，r表示球體源的半徑，θ表示球體源的水平角度，表示球體源的垂直角度；

優(yōu)選地，當(dāng)所述體源為長(zhǎng)方體源時(shí)，su(l)、sv(m)和sw(n)分別通過(guò)下式(十二)、(十三)和(十四)獲得：

其中，η1,1、η1,2、η2,1、η2,2、η3,1和η3,2都表示余弦分布常數(shù)，x表示長(zhǎng)方體源的長(zhǎng)度，z表示長(zhǎng)方體源的高度，y表示長(zhǎng)方體源的寬度。

(3)根據(jù)上述(1)所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法，其特征在于，對(duì)于所述核電廠(chǎng)中輻射源發(fā)出的伽瑪射線(xiàn)的平均能量e，其測(cè)算方法包括如下子步驟：

子步驟1，在核電廠(chǎng)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(cè)器，收集所述探測(cè)器探測(cè)到的劑量率i0，

子步驟2，取回所述探測(cè)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(cè)器探測(cè)到的劑量率i；

或者，取回所述探測(cè)器，在預(yù)定位置放置屏蔽體，再將所述探測(cè)器放置在屏蔽體內(nèi)，收集所述探測(cè)器探測(cè)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(guò)下式(十五)計(jì)算包覆層或屏蔽體的質(zhì)量衰減系數(shù)μ，

i/i0＝bde^-μt(十五)

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(xiàn)的平均能量e。

(4)根據(jù)上述(1)所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(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(xiàn)從輻射源到探測(cè)點(diǎn)的穿行過(guò)程，記錄伽馬射線(xiàn)穿過(guò)輻射區(qū)域的順序，

子步驟b，分別計(jì)算每個(gè)輻射區(qū)域的距離，結(jié)合每個(gè)輻射區(qū)域材質(zhì)的線(xiàn)性減弱系數(shù)，最后求出總的光學(xué)距離l。

(5)根據(jù)上述(1)所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(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(guò)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a^tax＝a^tb，即x＝(a^ta)^-1a^tb；

子步驟3-3，用對(duì)稱(chēng)矩陣的三角分解法解法方程，記g＝a^ta，其中，g為對(duì)稱(chēng)矩陣；

子步驟3-4，利用三角分解法解出g＝ldl^t，其中l(wèi)是小三角矩陣，d為對(duì)角矩陣；

子步驟3-5，解下三角矩陣方程組:ly1＝a^tb；

子步驟3-6，解對(duì)角矩陣方程組：dy2＝y(tǒng)1；

子步驟3-7，解上三角矩陣方程組：l^tx＝y(tǒng)2。

(6)根據(jù)上述(2)所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法，其特征在于，在步驟五中，通過(guò)下式(十六)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，

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(cè)器個(gè)數(shù)i能達(dá)到的最大值，表示計(jì)算出的探測(cè)器位置處劑量率的平均值，表示探測(cè)器探測(cè)到的劑量率的平均值。

(7)根據(jù)上述(6)所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(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(guò)權(quán)重函數(shù)獲得權(quán)重矩陣w，所述權(quán)重矩陣w通過(guò)下式(十七)得到，

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(gè)探測(cè)器位置的擬合不確定度；；表示權(quán)重函數(shù)。

(8)根據(jù)上述(6)所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(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(shí)停止加權(quán)迭代，并輸出輻射源強(qiáng)度信息，此時(shí)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(shí)都相應(yīng)地得到一個(gè)品質(zhì)因數(shù)m，所述品質(zhì)因數(shù)m通過(guò)下式(十八)得到，

其中，r²表示擬合優(yōu)度，

(9)一種核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)用于執(zhí)行上述(1)-(8)所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法。

(10)根據(jù)上述(9)所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括探測(cè)器、伽瑪射線(xiàn)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(cè)器有多個(gè)，包括預(yù)定位置探測(cè)器和核電廠(chǎng)輻射值監(jiān)測(cè)探測(cè)器，

所述預(yù)定位置探測(cè)器設(shè)置在核電廠(chǎng)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(cè)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(cè)器用于將探測(cè)到的輻射劑量率信息傳遞至伽瑪射線(xiàn)平均能量計(jì)算模塊，

所述核電廠(chǎng)輻射值監(jiān)測(cè)探測(cè)器分布在核電廠(chǎng)的輻射區(qū)域中，用于將分別探測(cè)到的核電廠(chǎng)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(xiàn)平均能量計(jì)算模塊用于計(jì)算伽瑪射線(xiàn)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(chǎng)中輻射源強(qiáng)度。

本發(fā)明所具有的有益效果包括：

(1)根據(jù)本發(fā)明提供的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法能夠在充分保障人體輻射安全的情況下，得到核電廠(chǎng)內(nèi)部復(fù)雜幾何空間結(jié)構(gòu)下的體源源強(qiáng)數(shù)據(jù)；

(2)根據(jù)本發(fā)明提供的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法通過(guò)多次迭代計(jì)算，確保最終得到的體源源強(qiáng)信息更為貼緊真實(shí)值，具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的整體工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。通過(guò)這些說(shuō)明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清楚明確。

在這里專(zhuān)用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說(shuō)明性”。這里作為“示例性”所說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明提供的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法，該方法包括如下步驟：

步驟一，接收電廠(chǎng)內(nèi)的探測(cè)器探測(cè)到的劑量率信息d1,d2,d3…di，為了探測(cè)上述多個(gè)劑量率，需要用到多個(gè)探測(cè)器，本發(fā)明中，可以向電廠(chǎng)中放置多個(gè)探測(cè)器，也可以直接利用核電廠(chǎng)中已經(jīng)存在的探測(cè)器，核電廠(chǎng)中已經(jīng)存在的探測(cè)器為核電廠(chǎng)輻射值監(jiān)測(cè)探測(cè)器，還可以結(jié)合使用上述兩種方式，對(duì)于上述探測(cè)器所在的位置要求是：輻射源與所述位置之間沒(méi)有屏蔽體，本發(fā)明中所述劑量率為輻照劑量率。本發(fā)明中，所述探測(cè)器的數(shù)量大于核電廠(chǎng)中輻射源的數(shù)量。

步驟二，根據(jù)探測(cè)到的劑量率信息，建立含有輻射源強(qiáng)度的超定方程組，所述超定方程組為下式(一)，

步驟三，通過(guò)最小二乘法計(jì)算步驟二中的超定方程組得到輻射源強(qiáng)度信息，所述輻射源強(qiáng)度為下式(四)

所述超定方程組的系數(shù)矩陣ai,j是在將體源在輻射空間坐標(biāo)上離散后通過(guò)下式(二)和(三)得到的，

在式(三)中，當(dāng)輻射源為點(diǎn)源時(shí)，p＝0，l＝1，m＝1，n＝1；當(dāng)輻射源為線(xiàn)源時(shí)，p＝1，m＝1，n＝1；當(dāng)輻射源為體源時(shí)，p＝1；即所述輻射源可以是體源、可以是線(xiàn)源、也可以是點(diǎn)源。

本發(fā)明中，由于一個(gè)核電廠(chǎng)中需要測(cè)算輻射源強(qiáng)度的區(qū)域很多，需要測(cè)算的輻射源也有很多，在不同的區(qū)域或者針對(duì)不同的輻射源，可以使得選擇將其擬化成點(diǎn)源或者線(xiàn)源或者體源，并且都可以通過(guò)上述式(三)予以測(cè)算，當(dāng)輻射源為點(diǎn)源時(shí)，p＝0，l＝1，m＝1，n＝1；當(dāng)輻射源為線(xiàn)源時(shí)，p＝1，m＝1，n＝1；當(dāng)該輻射源是體源時(shí)，p＝1。當(dāng)輻射源是點(diǎn)源時(shí)，可以不對(duì)輻射源做離散處理，即

經(jīng)過(guò)步驟三之后，已經(jīng)能夠得到輻射源的強(qiáng)度信息，但是該強(qiáng)度信息可能并不夠準(zhǔn)確，所以通過(guò)下述步驟繼續(xù)計(jì)算，以便獲得更為貼近真實(shí)值的輻射源強(qiáng)度信息；

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(cè)器位置處的劑量率，d′1,d′2,d′3…d′i；

步驟五，對(duì)探測(cè)器探測(cè)到的劑量率信息和計(jì)算得到的探測(cè)器位置處的劑量率信息進(jìn)行線(xiàn)性擬合，得到擬合后的兩者關(guān)系的線(xiàn)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(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣；本發(fā)明中所述的權(quán)重矩陣可以是內(nèi)權(quán)重矩陣或者外權(quán)重矩陣，其獲得方法是一致的，區(qū)別在于外權(quán)重矩陣的話(huà)不確定度不是由系統(tǒng)計(jì)算得到的，而是由操作者手段輸入的探測(cè)器誤差范圍。

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；

本發(fā)明中，d表示探測(cè)器探測(cè)到的劑量率；di表示第i個(gè)探測(cè)器探測(cè)得到的劑量率；i表示探測(cè)器的個(gè)數(shù)；j表示輻射源的個(gè)數(shù)，m表示輻射源個(gè)數(shù)能達(dá)到的最大值；s表示輻射源的強(qiáng)度；sj表示第j個(gè)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(gè)輻射源的強(qiáng)度；ai,j表示系數(shù)矩陣，是第j個(gè)輻射源對(duì)第i個(gè)探測(cè)器的劑量響應(yīng)系數(shù)，本發(fā)明中即表示點(diǎn)源對(duì)探測(cè)器的響應(yīng)系數(shù)也表示線(xiàn)源和體源離散后對(duì)探測(cè)器的響應(yīng)系數(shù)；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)，即，光學(xué)距離是能量和實(shí)際距離的函數(shù)；μ(e)表示線(xiàn)性衰減系數(shù)；r0→rp表示輻射源到探測(cè)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(chǎng)中輻射源發(fā)出的伽瑪射線(xiàn)的平均能量；d′i表示計(jì)算出的第i個(gè)探測(cè)器位置處的劑量率；表示離散源強(qiáng)，其中的l、m和n分別表示體源在三維坐標(biāo)上離散后三個(gè)坐標(biāo)軸上的離散標(biāo)號(hào)。其中，所述探測(cè)點(diǎn)表示探測(cè)器的位置，更準(zhǔn)確的說(shuō)是探測(cè)器上接收到輻射信息的位置。

本發(fā)明中所述的離散源強(qiáng)通過(guò)下式(五)獲得：

其中，當(dāng)輻射源為體源時(shí)，su(l)、sv(m)和sw(n)分別表示體源在三維坐標(biāo)上離散后u坐標(biāo)軸上的源強(qiáng)權(quán)重因子、v坐標(biāo)軸上的源強(qiáng)權(quán)重因子和w坐標(biāo)軸上的源強(qiáng)權(quán)重因子；

優(yōu)選地，當(dāng)所述體源為圓柱體源時(shí)，su(l)、sv(m)和sw(n)分別通過(guò)下式(六)、(七)和(八)獲得：

其中，η1,1、η1,2、η2,1、η2,2、η3,1和η3,2都表示余弦分布常數(shù)，所述余弦分布常數(shù)默認(rèn)值為零，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，z表示圓柱體源的高度，表示圓柱體源的角度，所述圓柱體源的角度就是圓柱的旋轉(zhuǎn)角度；即，

優(yōu)選地，當(dāng)所述體源為球體源時(shí)，su(l)、sv(m)和sw(n)分別通過(guò)下式(九)、(十)和(十一)獲得：

其中，η1,1、η1,2、η2,1、η2,2、η3,1和η3,2都表示余弦分布常數(shù)，所述余弦分布常數(shù)默認(rèn)值為零，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，r表示球體源的半徑，θ表示球體源的水平角度，表示球體源的垂直角度；即，

優(yōu)選地，當(dāng)所述體源為長(zhǎng)方體源時(shí)，su(l)、sv(m)和sw(n)分別通過(guò)下式(十二)、(十三)和(十四)獲得：

其中，η1,1、η1,2、η2,1、η2,2、η3,1和η3,2都表示余弦分布常數(shù)，所述余弦分布常數(shù)默認(rèn)值為零，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，x表示長(zhǎng)方體源的長(zhǎng)度，z表示長(zhǎng)方體源的高度，y表示長(zhǎng)方體源的寬度；即

優(yōu)選地，當(dāng)所述輻射源為線(xiàn)源時(shí)，

即，

其中，xl表示線(xiàn)源離散后的坐標(biāo)；表示余弦常數(shù)，該數(shù)值可以人為輸入，默認(rèn)值為0；l表示離散數(shù)量，即將線(xiàn)源分成若干份進(jìn)行離散計(jì)算時(shí)分成的份數(shù)。

本發(fā)明中所述的積累因子是本領(lǐng)域中常用的專(zhuān)業(yè)名詞，可參照本領(lǐng)域中的通常含義進(jìn)行解釋和計(jì)算，本發(fā)明中給出其一般情況下的計(jì)算公式如下：

其中k^x的擬合公式如下：

k(e,x)＝cx^a+d[tanh(x/xk-2)-tanh(-2)]/[1-tanh(-2)]；

其中e為光子能量，mev；x為源點(diǎn)到計(jì)算點(diǎn)的距離；b為一個(gè)平均自由程處的積累因子；a,c,d,xk為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，累因子系數(shù)選擇時(shí)，可以選擇采用對(duì)數(shù)差值方式，即：

a(ea)＝{a(e1)·[log(e2)-log(ea)]+a(e2)·[log(ea)-log(e1)]}/[log(e2)-log(e1)]

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述核電廠(chǎng)中輻射源發(fā)出的伽瑪射線(xiàn)的平均能量e的測(cè)算方法包括如下子步驟：

子步驟1，在核電廠(chǎng)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(cè)器，收集所述探測(cè)器探測(cè)到的劑量率i0，

子步驟2，取回所述探測(cè)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(cè)器探測(cè)到的劑量率i；

或者，取回所述探測(cè)器，在預(yù)定位置放置屏蔽體，再將所述探測(cè)器放置在屏蔽體內(nèi)，收集所述探測(cè)器探測(cè)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(guò)下式(十五)計(jì)算包覆層或屏蔽體的質(zhì)量衰減系數(shù)μ，

i/i0＝bde^-μt(十五)

子步驟4，根據(jù)子步驟3的計(jì)算結(jié)果，查表得到輻射源發(fā)出的伽瑪射線(xiàn)的平均能量e。所述查表的表可以是材料截面表，該表記載在ansi/ans6.4.3，“gamma-rayattenuationcoefficientsandbuildupfactorforengineeringmaterials”,americannuclearsociety，1991.的16-67頁(yè)。在本發(fā)明中，所有的用輻射能量，都用上述平均能量計(jì)算，如果核電廠(chǎng)中不同區(qū)域其能量差異較大，可以考慮對(duì)該區(qū)域單獨(dú)測(cè)算，即單獨(dú)測(cè)算平均能量，單獨(dú)測(cè)算輻射源強(qiáng)度。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，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(xiàn)從輻射源到探測(cè)點(diǎn)的穿行過(guò)程，記錄伽馬射線(xiàn)穿過(guò)輻射區(qū)域的順序，即通過(guò)射線(xiàn)跟蹤法算算出輻射源到探測(cè)點(diǎn)的距離r0→rp，其中r0表示輻射源的位置，表示探測(cè)點(diǎn)的位置rp。子步驟b，分別計(jì)算每個(gè)輻射區(qū)域的距離，結(jié)合每個(gè)輻射區(qū)域材質(zhì)的線(xiàn)性減弱系數(shù)，最后求出總的光學(xué)距離l。

具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算γ射線(xiàn)穿行路程時(shí)，用組合幾何方法描述空間，并且將不同介質(zhì)的空間劃分為不同的區(qū)域。分別求出伽馬射線(xiàn)與每一個(gè)基本體的交點(diǎn)與入口之間的距離di和與出口之間的距離do。求出每個(gè)區(qū)域中帶“+”和“-”的所有基本體編號(hào)plus和minus，該過(guò)程可包括如下的六個(gè)步驟，

(1)每條線(xiàn)的起點(diǎn)r0所在區(qū)域號(hào)ipstart的確定：

倘若某個(gè)區(qū)域中沒(méi)有“-”基本體，那么該區(qū)域中，所有的"+"基本體都必須滿(mǎn)足起點(diǎn)r0位于所有的“+”基本體中，那么可以認(rèn)為射線(xiàn)的起始區(qū)域?yàn)樵搮^(qū)域；倘若該區(qū)域中有“-”基本體，那么該區(qū)域中所有的"+"基本體都必須滿(mǎn)足起點(diǎn)r0位于所有的“+”基本體中，并且所有的"-"基本體都必須滿(mǎn)足不包含此射線(xiàn)的起點(diǎn)r0，那么認(rèn)為射線(xiàn)的起始區(qū)域?yàn)樵搮^(qū)域。

(2)每條線(xiàn)的終點(diǎn)rp所在區(qū)域號(hào)ipend的確定：

同樣的，倘若某個(gè)區(qū)域中沒(méi)有“-”基本體，那么該區(qū)域中，所有的"+"基本體都必須滿(mǎn)足終點(diǎn)rp位于所有的“+”基本體中，那么可以認(rèn)為射線(xiàn)的終止區(qū)域?yàn)樵搮^(qū)域；倘若該區(qū)域中有“-”基本體，那么該區(qū)域中所有的"+"基本體都必須滿(mǎn)足終點(diǎn)rp位于所有的“+”基本體中，并且所有的"-"基本體都必須滿(mǎn)足不包含此射線(xiàn)的終點(diǎn)rp，那么認(rèn)為射線(xiàn)的終止區(qū)域?yàn)樵搮^(qū)域。

(3)每條線(xiàn)的起點(diǎn)r0所在區(qū)域號(hào)對(duì)應(yīng)的區(qū)域出口距離zo的確定：

若γ射線(xiàn)起始區(qū)域號(hào)中沒(méi)有“-”基本體，起始區(qū)域中所有的"+"的基本體取出口距離do中最小者為該γ射線(xiàn)起始區(qū)域的出口距離。若γ射線(xiàn)起始區(qū)域中有“-”基本體，首先起始區(qū)域中所有"+"的基本體取出口距離do中最小的，然后所有"-"基本體取進(jìn)口距離di中最小的，取兩者的最大值為該γ射線(xiàn)起始區(qū)域的出口距離。

(4)射線(xiàn)經(jīng)過(guò)的每個(gè)區(qū)域的編號(hào)ip的確定：

終點(diǎn)不在最外層的區(qū)域情況下，若區(qū)域號(hào)中沒(méi)有“-”基本體，首先進(jìn)行相鄰子區(qū)域的判斷，對(duì)于所有的“+”基本體，基本體進(jìn)口距離小于等于區(qū)域的進(jìn)口距離并且小于基本體的出口距離時(shí)(di<＝zin<do)，該區(qū)域?yàn)樯弦粋€(gè)區(qū)域的相鄰區(qū)域，求出相應(yīng)的區(qū)域編號(hào)ip；若γ射線(xiàn)區(qū)域號(hào)中有“-”基本體，對(duì)于所有的“+”基本體，基本體進(jìn)口距離小于等于區(qū)域的進(jìn)口距離并且小于基本體的出口距離(di<＝zin<do)，并且對(duì)所有“-”基本體，基本體進(jìn)口距離大于區(qū)域進(jìn)口距離或者基本體出口距離小于等于區(qū)域進(jìn)口距離(di>zin或do<＝zin)時(shí)，該區(qū)域?yàn)樯弦粋€(gè)區(qū)域的相鄰區(qū)域，求出相應(yīng)的區(qū)域編號(hào)ip。

(5)射線(xiàn)經(jīng)過(guò)的每個(gè)區(qū)域的進(jìn)口距離zi和出口距離zo的確定：

若上述求出的相鄰區(qū)域中沒(méi)有“-”基本體，該區(qū)域出口距離即是所有"+"的基本體出口距離do中最小的，該區(qū)域的進(jìn)口距離即為上一區(qū)域的出口距離；若上述求出的相鄰區(qū)域中有“-”基本體，先求出所有"+"的基本體取出口距離do中最小者，在求出所有"-"的基本體進(jìn)口距離di中最小者，然后取兩者的最大值為該區(qū)域的出口距離，該區(qū)域的進(jìn)口距離即為上一區(qū)域的出口距離。

(6)終點(diǎn)在最外層的區(qū)域情況下，首先找到最外層所有的基本體編號(hào)aa，對(duì)于區(qū)域中“+”基本體包含基本體aa,“-”基本體不包含基本體aa的區(qū)域時(shí)，尋找是否存在射線(xiàn)經(jīng)過(guò)區(qū)域中”-”基本體的進(jìn)口距離大于區(qū)域的進(jìn)口距離(di(k,minus(i,m))>zi(k,n))的“-”基本體，如果存在，區(qū)域出口距離取所有"-"基本體進(jìn)口距離di中最小者，如果不存在，區(qū)域出口距離為射線(xiàn)長(zhǎng)度。

跟蹤到rp點(diǎn)所在區(qū)域ipend并且射線(xiàn)出口距離等于射線(xiàn)長(zhǎng)度時(shí)終止。從而得到γ射線(xiàn)穿行路程。

再進(jìn)行射線(xiàn)穿行區(qū)域的次數(shù)與每次穿行距離的計(jì)算：

若射線(xiàn)的穿行區(qū)域編號(hào)不為0，那么該區(qū)域γ射線(xiàn)的穿行距離等于區(qū)域進(jìn)口距離減掉區(qū)域出口距離，γ射線(xiàn)穿行次數(shù)加1；若γ射線(xiàn)的穿行區(qū)域編號(hào)為0，停止跟蹤。

利用γ質(zhì)量衰減系數(shù)和區(qū)域介質(zhì)的材料獲得γ截面μn；

通過(guò)上述記錄γ射線(xiàn)經(jīng)過(guò)區(qū)域時(shí)的穿行過(guò)程，分別求出每一區(qū)域的光學(xué)距離然后再求和，即：其中，n表示輻射區(qū)域的數(shù)量，該數(shù)量主要是由廠(chǎng)房?jī)?nèi)部環(huán)境決定的。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，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(guò)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a^tax＝a^tb，即x＝(a^ta)^-1a^tb；

子步驟3-3，用對(duì)稱(chēng)矩陣的三角分解法解法方程，記g＝a^ta，其中，g為對(duì)稱(chēng)矩陣；

子步驟3-4，利用三角分解法解出g＝ldl^t，其中l(wèi)是小三角矩陣，d為對(duì)角矩陣；

子步驟3-5，解下三角矩陣方程組:ly1＝a^tb；

子步驟3-6，解對(duì)角矩陣方程組：dy2＝y(tǒng)1；

子步驟3-7，解上三角矩陣方程組：l^tx＝y(tǒng)2。

其中，x＝(a^ta)^-1a^tb與相對(duì)應(yīng)，通過(guò)所述子步驟3-1至子步驟3-7得到輻射源強(qiáng)度的計(jì)算數(shù)值，本發(fā)明中所述的最小二乘法為本領(lǐng)域中通用的超定方程解算方法。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟五中，通過(guò)下式(十六)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，

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(cè)器個(gè)數(shù)i能達(dá)到的最大值，表示計(jì)算出的探測(cè)器位置處劑量率的平均值，表示探測(cè)器探測(cè)到的劑量率的平均值。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在線(xiàn)性擬合之后，還要分別得到線(xiàn)性擬合的平均不確定度、擬合優(yōu)度、品質(zhì)因數(shù)、加權(quán)函數(shù)和對(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣，所述品質(zhì)因數(shù)代表本次迭代計(jì)算的可信度。在步驟五中，根據(jù)不確定度得到權(quán)重函數(shù)，再通過(guò)權(quán)重函數(shù)獲得權(quán)重矩陣w，所述權(quán)重矩陣w通過(guò)下式(十七)得到，

其中，f表示擬合不確定度，fi表示第i個(gè)探測(cè)器位置的擬合不確定度；表示平均擬合不確定度，表示權(quán)重函數(shù)。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟六中，獲得所述期望的輻射源強(qiáng)度信息的判斷條件是當(dāng)si＞0時(shí)，且品質(zhì)因數(shù)m達(dá)到最大值，即當(dāng)si＞0，且品質(zhì)因數(shù)m達(dá)到最大值時(shí)停止加權(quán)迭代，并輸出輻射源強(qiáng)度信息，該輻射源強(qiáng)度信息就是最終得到的期望的輻射源強(qiáng)度，也是最接近真實(shí)值的輻射源強(qiáng)度。

本發(fā)明的目的在于獲得最接近真實(shí)值的輻射源強(qiáng)度，而步驟三得到的輻射源強(qiáng)度的可信度比較低，其與真實(shí)值之間的誤差會(huì)比較大，所以為了提高該數(shù)值的準(zhǔn)確性，即獲得最接近真實(shí)值的輻射源強(qiáng)度，本發(fā)明中給出了步驟四至步驟六的加權(quán)迭代過(guò)程，并最終設(shè)定了迭代終止的條件，以在保證結(jié)果準(zhǔn)確的情況下盡量減少工作量，縮短作業(yè)時(shí)間，提高數(shù)據(jù)獲取的效率。根據(jù)上述加權(quán)迭代方法和迭代終止的判斷標(biāo)準(zhǔn)。另外，本發(fā)明中得到的輻射源強(qiáng)度比源項(xiàng)分析的方法獲得的輻射源強(qiáng)度更準(zhǔn)確，更為貼近真實(shí)值，能夠保證獲得值與真實(shí)值在一個(gè)數(shù)量級(jí)之內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，每次執(zhí)行步驟六時(shí)都相應(yīng)地得到一個(gè)品質(zhì)因數(shù)m，所述品質(zhì)因數(shù)m通過(guò)下式(十八)得到，

其中，r²表示擬合優(yōu)度，

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，超定方程組的矩陣形式見(jiàn)下式(十九)

其中，ε表示每個(gè)探測(cè)器引入的誤差；考慮物理涵義，實(shí)際上每個(gè)探測(cè)點(diǎn)處引起的誤差可以認(rèn)為是輻射源引起的，那么上述方程簡(jiǎn)化為下式(二十)，

進(jìn)而能夠發(fā)現(xiàn)，系數(shù)矩陣ai,j等價(jià)于第j個(gè)輻射源對(duì)第i個(gè)探測(cè)器的劑量響應(yīng)系數(shù)，其中，探測(cè)器的劑量響應(yīng)系數(shù)是利用點(diǎn)核積分技術(shù)計(jì)算的，所述點(diǎn)核積分技術(shù)計(jì)是本領(lǐng)域中常規(guī)的計(jì)算方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于執(zhí)行本發(fā)明上文中所述的核電廠(chǎng)點(diǎn)源線(xiàn)源體源組合的復(fù)合輻射源強(qiáng)逆推方法。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括探測(cè)器、伽瑪射線(xiàn)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(cè)器有多個(gè)，包括預(yù)定位置探測(cè)器和核電廠(chǎng)輻射值監(jiān)測(cè)探測(cè)器，

所述預(yù)定位置探測(cè)器設(shè)置在核電廠(chǎng)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(cè)器外部任選地包覆有可拆卸的屏蔽層；所述預(yù)定位置距離輻射源的距離可以在后續(xù)的計(jì)算中作為已知量出現(xiàn)；

所述預(yù)定位置探測(cè)器用于將探測(cè)到的輻射劑量率信息傳遞至伽瑪射線(xiàn)平均能量計(jì)算模塊，用以計(jì)算伽瑪射線(xiàn)平均能量；

所述核電廠(chǎng)輻射值監(jiān)測(cè)探測(cè)器分布在核電廠(chǎng)的輻射區(qū)域中，分別位于本發(fā)明中所述的關(guān)鍵位置，用于將分別探測(cè)到的核電廠(chǎng)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(xiàn)平均能量計(jì)算模塊用于計(jì)算伽瑪射線(xiàn)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(chǎng)中輻射源強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)例：

以大亞灣核電站1號(hào)機(jī)組核島內(nèi)nb281房間作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，該房間為核島控制區(qū)內(nèi)用來(lái)放置裝有放射性廢水收集桶的地方，廢水收集桶為一圓柱形容器，內(nèi)部放射性液體源強(qiáng)為0.7586e+10mev/cm³.s(或者4.2898e+14/s)。將該圓柱形容器的上半部分簡(jiǎn)化為1個(gè)點(diǎn)源和1個(gè)線(xiàn)源，下半部分簡(jiǎn)化為1個(gè)圓柱體源，在廢水收集桶中間部分每隔50cm設(shè)置一個(gè)探測(cè)器，共五個(gè)探測(cè)器，每個(gè)探測(cè)器獲得的探測(cè)值分別為2.032msv/hr、0.685msv/hr、0.255msv/hr、0.1446msv/hr、0.0929msv/hr，即為本發(fā)明中的d1,d2,d3,d4,d5，根據(jù)本發(fā)明提供的平均能量獲取方法及系統(tǒng)得到平均能量為1.3mev，采用本發(fā)明提供的源強(qiáng)逆推方法及系統(tǒng)，得到點(diǎn)源源強(qiáng)為1.0746e+14/s，線(xiàn)源源強(qiáng)為1.0762e+14/s，體源源強(qiáng)為2.1371e+14/s。

從最終的結(jié)果可知，得到的點(diǎn)源線(xiàn)源體源源強(qiáng)之和與該輻射源的輻射強(qiáng)度真實(shí)值基本一致，所以可以說(shuō)明本發(fā)明提供的方法及系統(tǒng)能夠獲得貼近真實(shí)值的輻射源強(qiáng)度信息。

以上結(jié)合了優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，不過(guò)這些實(shí)施方式僅是范例性的，僅起到說(shuō)明性的作用。在此基礎(chǔ)上，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種替換和改進(jìn)，這些均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。