Нейтронный спектрометр-дозиметр реального времени с вычислительным восстановлением энергетических спектров с помощью нейронных сетей

• Автор: Гримов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДОЗИМЕТРИИ И
СПЕКТРОМЕТРИИ НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
1.1. Существующие методы спектрометрии нейтронного излучения
1.1.1. Особенности и основные проблемы дозиметрии и спектрометрии нейтронного излучения
1.1.2. Общая классификация методов нейтронной спектрометрии
1.1.3. Времяпролётный и гравиметрический методы
1.1.4. Метод активационного анализа
1.1.5. Методы, использующие протоны отдачи
1.1.6. Многошаровой метод с использованием замедлителей нейтронов
1.2. Методы и алгоритмы вычислительного восстановления спектра, используемые в активационном анализе
1.3. Методы и алгоритмы вычислительного восстановления спектра, используемые в нейтронной спектрометрии на основе протонов отдачи..
1.4. Методы и алгоритмы вычислительного восстановления спектра, используемые в нейтронной спектрометрии на основе многошарового метода
1.5. Концепция построения нейтронного спектрометра-дозиметра реального времени
1.6. Формулировка частных задач исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЙТРОННОГО СПЕКТРОМЕТРА НА ОСНОВЕ ТРЁХКАНАЛЬНОГО БЛОКА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ БДКС-05С
2.1. Постановка задачи. Общее описание системы моделирования
2.2. Подбор и моделирование базовых энергетических спектров нейтронных потоков для создания обучающей выборки
2.3. Моделирование функций спектральных чувствительностей
трёхканалыюго блока детектирования БДКС-05С
2.4. Выбор оптимальной архитектуры, конфигурации и методики обучения нейронных сетей для решаемых задач
2.4.1. Постановка задачи
2.4.2. Выбор архитектуры нейронных сетей
2.4.3 Выбор конфигураций используемых нейронных сетей
2.4.4. Выбор алгоритмов обучения нейронных сетей

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙТРОННОГО СПЕКТРОМЕТРА НА ОСНОВЕ БЛОКА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ БДКС-05С
3.1. Постановка задачи
3.2. Раздельное обучение нейронных сетей для отдельных групп базовых спектров
3.2.1. Нейронная сеть для восстановления спектров нейтронных потоков от радиоизотопных источников
3.2.2. Нейронная сеть для восстановления спектров нейтронов утечки
из критических сборок
3.2.3. Нейронная сеть для восстановления спектров нейтронов утечки
из защиты реакторов различных типов
3.2.4. Нейронная сеть для восстановления спектров потоков нейтронов в активной зоне реакторов
3.2.5. Нейронная сеть для восстановления спектров потоков нейтронов на рабочих местах персонала в защищённых зонах
3.3. Обучение единой нейронной сети для всех групп базовых спектров
3.4. Имитационное моделирование промышленного радиометра-дозиметра нейтронного излучения МКС-03С с использованием
базовых спектров
3.4.1. Построение математической модели радиометра-дозиметра нейтронного излучения МКС-03С
3.4.2. Результаты имитационного моделирования радиометра-дозиметра МКС-ОЗС с использованием базовых спектров
3.4.3. Результаты имитационного моделирования радиометра-дозиметра МКС-ОЗС с дополнительной совместной обработкой получаемой от блока детектирования информации с помощью
нейронных сетей
3.5. Анализ полученных результатов
4. ПОСТРОЕНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА НЕЙТРОННОГО СПЕКТРОМЕТРА-
ДОЗИМЕТРА НА ОСНОВЕ БЛОКА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ БДКС-05С
4.1. Структурная схема макетного образца нейтронного спектрометра
на основе блока детектирования БДКС-05С
4.2. Измерительный модуль нейтронного спектрометра
4.3. Вычислительный модуль вторичной обработки информации по нейросетевым алгоритмам
4.3.1. Структурная схема вычислительного модуля
4.3.2. Разработка способа измерения интенсивности

стохастических потоков импульсов измерительного модуля
4.3.3. Разработка алгоритмов, реализующих эмуляцию предварительно обученных нейронных сетей
4.3.4. Алгоритмы вычисления дозиметрических величин по вычисленным спектральным плотностям нейтронных потоков
4.4. Создание нейтронной испытательной установки с целью обеспечения возможности получения опорных нейтронных полей с разнообразной формой энергетического спектра для поверки созданного нейтронного спектрометра
4.5. Результаты экспериментального исследования макетного образца нейтронного спектрометра на созданной нейтронной испытательной установке
4.5.1. Сопоставление показаний блока детектирования БДКС-05С по тепловой, промежуточной и быстрой составляющих опорных нейтронных полей с их расчётными значениями
4.5.2. Измерение усреднённых спектральных плотностей опорных нейтронных полей на трёх интервалах
4.5.3. Измерение усреднённых спектральных плотностей опорных нейтронных полей на девяти децимальных интервалах
4.5.4. Анализ погрешностей определения мощности эквивалентной дозы нейтронного излучения с помощью созданного нейтронного спектрометра
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г

N— число каналов амплитудного анализатора.
Искомый нейтронный спектр также представляется в дискретном виде, т.е. в виде ступенчатой функции [90]:
vj = l'r^,dEJ=u 2’-’м- °-24)
где М— число дискретных энергетических интервалов нейтронного спектра;
(pj — усреднённая по ширине j-го интервала спектральная плотность нейтронного потока.
В матричном виде связь между аппаратурным спектром и соответствующим нейтронным спектром будет выражаться в виде:
U = KV, (1.25)
где U — вектор-столбец аппаратурного спектра (числа зарегистрированных имульсов в каждом канале амплитудного анализатора);
К - матрица, образованная из функций отклика детектора, соответствующих каждому из М энергетических интервалов;
- вектор-столбец решения, т.е. искомый энергетический спектр нейтронного потока.
Трудность состоит в необходимости определения матрицы коэффициентов К, получаемых из функций отклика детектора, которая имеет размерность Ny-M. При использовании современных амплитудных анализаторов на основе быстродействующих АЦП число каналов N может быть от 512 до 2048, а число интервалов восстанавливаемого нейтронного спектра должно быть не менее нескольких десятков. Поэтому матрица отклика детектора К получается весьма громоздкой, а для нахождения решения необходимо эту матрицу обращать:
Ч* = К''и. (1.26)
И здесь нас подстерегают чисто математические трудности. Во-первых,