Программный комплекс для моделирования гамма-спектрометрических экспериментов и методика обработки гамма-спектров

• Автор: Соловьева, Светлана Леонидовна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ И ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ
1.1 Данные по параметрам радиоактивного распада
1.2 Данные по сечениям взаимодействия гамма-излучения с веществом
1.3 Численные методы решения уравнения переноса излучения
1.3.1 Детерминистские методы
1.3.2 «Инженерные» методы
1.3.3 Метод Монте-Карло
Выводы
ГЛАВА 2. СИСТЕМА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ «ГАММАЛАБ». СТРУКТУРА И КОМПОНЕНТЫ
2.1 Общее описание системы
2.2 Принципы моделирования спектров
2.3 Информационные компоненты системы
2.4 Программные компоненты системы
2.4.1 Построение функций отклика детектора на монохроматическое
излучение
2.4.2 Расчет квазифизических спектров монолиний :
2.4.3 Получение шаблонов спектров источника
2.4.4 Быстрое моделирование
2.4.5 Расчет распада радиоактивной цепочки
2.5 Общая схема моделирования гамма-спектрометрических измерений
2.6 Область моделирования
Выводы
ГЛАВА 3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
3.1 База данных по параметрам радиоактивного распада
3.2 Интерфейсные оболочки
3.3 Программные компоненты для моделирования спектров
3.4 Механизмы передачи данных
3.4.1 Доступ к информационным ресурсам системы
3.4.2 Протокол передачи спектрометрических данных
Выводы
ГЛАВА 4. ПРИЛОЖЕНИЯ, РАЗРАБОТАННЫЕ НА ОСНОВЕ
«ГАММАЛАБ»
4.1 Программный комплекс Тренажер для обучения работе со
спектрометрическими устройствами СКС-50М и Гамма-1СЛМВ1
4.1.1 Состав комплекса и режимы работы
4.1.2 Схема моделирования «реального» аппаратурного спектра
4.1.3 Описание структуры и составных частей Тренажера
4.1.4 Содержание разделов Тренажера
4.1.5 Экспериментальная проверка моделирования гамма-спектров
4.1.6 Результаты применения Тренажера в обучении
4.2 Расчет поправочных коэффициентов для коррекции эффекта
истинного суммирования. «Нуклид Мастер»
4.2.1 Обзор существующих методов определения поправочных
коэффициентов

4.2.2 Модуль для расчета эффективности регистрации и поправочных
коэффициентов ТссГСа1с
4.2.3 Общая схема расчета. Программный комплекс «Нуклид Мастер»
4.2.4 Экспериментальная проверка модуля ТссЮа1с
Выводы
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОРМЫ АППАРАТНОЙ ФУНКЦИИ СПЕКТРОМЕТРА. ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ДЕТЕКТОРОВ НА ОСНОВЕ
СЖАТОГО КСЕНОНА. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С ЭТИМ ПРИБОРОМ С ПОМОЩЬЮ «ГАММАЛАБ»
5.1 Описание гамма-детектора на основе сжатого ксенона
5.2 Методика обработки экспериментальных данных с учетом особенностей аппаратной функции спектрометра
5.3 Обработка спектров ксенонового гамма-детектора
5.4 Моделирование экспериментов с ксеноновым гамма-детектором с использованием «ГаммаЛаб»
5.4.1 Задача идентификации и определения активности образцов сложного радионуклидного состава
5.4.2 Определение изотопного состава плутония
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Спектрометрические методы анализа состава вещества как по радионуклидному составу, так и по изотопному содержанию с появлением приборов высокого разрешения находят все новые применения на практике в таких областях, как экология и охрана окружающей среды, сертификация продукции, таможенный контроль и т.д.
Достоверность и точность таких измерений определяется как качеством аппаратуры, так и методическим и программным обеспечением. Многообразие объектов измерения с разнообразным радионуклидным составом порождает создание большого количества методик выполнения измерения (МВИ) и соответствующих программных продуктов.
Зачастую создание реальных образцов в целях разработки и последующей апробации МВИ сопряжено с такими затратами, что делает процедуру их детального тестирования практически нереальной. В качестве примера можно указать области таможенного контроля делящихся и радиоактивных материалов (ТКДРМ) и паспортизации радиоактивных отходов, где эти проблемы проявляются особенно сильно.
Характер такого рода измерений практически исключает пробоподготовку с целью приведения образцов к стандартной геометрии измерения, предполагающей гомогенизацию образца. В качестве объектов ТКДРМ выступают мощные радиоактивные источники, помещенные в транспортные защитные контейнеры, номенклатура которых исчисляется сотнями, различающиеся как размерами, так и материалом, из которого они изготовлены. В случае паспортизации радиоактивных отходов объектами измерений являются большие

В качестве справочных данных по параметрам радиоактивного распада используются файлы ENSDF/2 (более компактное представление ENSDF), представленные в формате MS Access. Они содержат параметры более чем 3000 радионуклидов с учетом метастабильных состояний и около 3400 распадов (а, |3-, р+, г, а также переходы с метастабильных уровней в основное состояние). ENSDF были дополнены данными о характеристическом излучении Брукхейвенской лаборатории.
Кроме того, в системе используются данные по сечениям взаимодействия гамма-излучения с веществом ХСОМ, а также несколько вспомогательных библиотек (для моделирования комптоновского и рэлеевского рассеяния с учетом связанности электронов в атоме GLECS [29], таблицы коэффициентов внутренней конверсии [30], квадраты амплитуд радиальных волновых функций связанных электронов для расчета вероятностей захвата на атомных подоболочках [31], энергии связи атомных электронов [32], вероятности радиационных и нерадиационных атомных переходов [33]). В систему также включена база данных материалов, которая построена с использованием XMuDat и содержит параметры более чем 200 материалов и смесей: их формулы, плотность, заряд каждого элемента, входящего в их состав, его удельный вес, ссылка на дополнительную информацию в специальном формате.
Для хранения создаваемых пользователем моделей источников излучения и аппаратуры также используются базы данных. Их структура предусматривает возможность хранения геометрических, химических и ряда дополнительных параметров (для детекторов - функций отклика, рассчитываемых отдельным программным модулем, для источников излучения — радиационные параметры и энергетический спектр).