NH-UAV无人机航空辐射监测系统的最小可探测活度浓度研究

发布时间：2017-09-23 17:14

  本文关键词：NH-UAV无人机航空辐射监测系统的最小可探测活度浓度研究

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【摘要】：核安全是核电可持续发展的前提保障。采用无人机进行核事故环境监测是一种快速有效的核应急手段。为了预判NH-UAV无人机航空辐射监测系统在重大核事故下的适用性及探测性能,本文以福岛核事故为研究背景,开展了NH-UAV系统处于核事故不同阶段的探测效率刻度及最小可探测活度浓度研究。针对NH-UAV系统处于核事故早、中及后期的放射性测量,本文分别建立了三个监测模型:1)核事故早期,考虑放射性污染仅来自大气环境中的放射性烟羽,研究了NH-UAV系统处于不同核事故、非均匀源项、不同水平探测位置、不同源项尺寸及不同环境活度浓度条件下双探测器的探测效率刻度及最小可探测活度浓度,并探讨了提高双探测器系统探测能力的措施;2)核事故中期,考虑放射性污染同时来自大气环境中的放射性烟羽云及在地表的放射性沉降,研究了NH-UAV系统处于不同飞行高度、不同水平探测位置及不同源项尺寸条件下双探测器的探测效率及最小可探测活度浓度;3)核事故后期,考虑放射性污染的贡献仅来自于地表的放射性沉降,模拟NH-UAV系统处于不同飞行高度、不同水平探测位置及不同源项尺寸条件下HPGe探测器的最小可探测限及La Br3探测器的最小可探测活度浓度。研究结果表明,NH-UAV系统适用于类似福岛核事故及切尔诺贝利核事故这样重大放射环境中;NH-UAV系统可以工作于非均匀放射源项环境中;HPGe探测器存在测量阈值,对于364keV及662 keV能量的γ射线的活度浓度测量阈值分别为236 Bq m-3及609 Bq m-3,而LaBr_3探测器的最小可探测活度浓度不随外界环境中活度浓度的变化而改变;随着NH-UAV系统飞行高度的攀升,HPGe探测器的对核素的探测性能逐渐变好,而LaBr_3探测器对核素的探测性能逐渐下降;NH-UAV系统越靠近源项中心,HPGe探测器的探测能力越低,而LaBr_3探测器的探测能力变化正好相反;随着放射性源项尺寸的增加,HPGe探测器的探测灵敏度逐渐变差,而LaBr_3探测器的探测灵敏度逐渐变好;增加系统的测量时间是提升双探测器探测性能的有效措施,同时,为HPGe探测器增加屏蔽体厚度也是降低其探测限的良好方法。本文的研究结果为处于核事故环境下的NH-UAV系统的活度浓度计算及其探测性能评价提供了数据支持,并为该系统的原位测量提供了参考建议。
【关键词】：核事故 HPGe探测器 LaBr_3探测器 探测效率 最小可探测活度浓度
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279;TM623.8
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 研究背景及意义15-17
• 1.1.1 核能是我国能源战略的重要选择15-16
• 1.1.2 核安全是核电健康发展的前提16-17
• 1.2 无人机航空核辐射监测系统17-20
• 1.2.1 无人机航空核辐射监测系统的发展历程17-18
• 1.2.2 NH-UAV无人机航空核辐射监测系统简介18-20
• 1.3 本文的研究意义与内容20-22
• 1.3.1 本文的研究意义20
• 1.3.2 本文的研究内容20-22
• 第二章 NH-UAV系统的最小可探测活度浓度及蒙特卡罗模拟22-37
• 2.1 NH-UAV系统的最小可探测活度浓度22-26
• 2.1.1 最小可探测活度（浓度）的理论基础22-24
• 2.1.2 NH-UAV系统的最小可探测活度浓度24-26
• 2.2 蒙特卡罗方法简介26-27
• 2.2.1 蒙特卡罗方法基本原理26
• 2.2.2 蒙特卡罗方法与确定性方法的比较26-27
• 2.3 蒙特卡罗软件介绍27-28
• 2.3.1 蒙特卡罗程序特点27
• 2.3.2 MCNP程序27
• 2.3.3 MCNP程序的输入文件27-28
• 2.3.4 MCNP程序的高斯展宽28
• 2.4 高斯烟羽扩散模型28-29
• 2.5 NH-UAV系统中的γ能谱探测仪29-32
• 2.5.1 溴化镧探测器29-30
• 2.5.2 高纯锗探测器30-32
• 2.6 蒙特卡罗模型的建立32-36
• 2.6.1 核事故不同阶段中NH-UAV系统的放射性监测模型32-34
• 2.6.2 源项有效尺寸34-35
• 2.6.3 考虑的放射性核素35-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第三章 核事故初期NH-UAV系统的最小可探测活度浓度研究37-58
• 3.1 双探测器几何尺寸的验证37-40
• 3.2 HPGe探测器的屏蔽体设计40-42
• 3.3 不同核事故环境下NH-UAV系统的最小可探测活度浓度42-47
• 3.3.1 双探测器系统的本底谱42-44
• 3.3.2 双探测器的有效探测效率刻度44-45
• 3.3.3 双探测器系统的MDAC计算45-47
• 3.4 不同水平探测位置处NH-UAV系统的最小可探测活度浓度47-49
• 3.4.1 HPGe探测器的本底谱47
• 3.4.2 LaBr_3探测器的有效探测效率刻度47-48
• 3.4.3 双探测器系统的MDAC计算48-49
• 3.5 不同源项尺寸情况下NH-UAV系统的最小可探测活度浓度49-52
• 3.5.1 HPGe探测器的本底谱49-50
• 3.5.2 LaBr_3探测器的有效探测效率刻度50-51
• 3.5.3 双探测器系统的MDAC计算51-52
• 3.6 非均匀源项情况下NH-UAV系统的最小可探测活度浓度52-54
• 3.6.1 HPGe探测器的本底谱52
• 3.6.2 LaBr_3探测器的有效探测效率刻度52-53
• 3.6.3 双探测器系统的MDAC计算53-54
• 3.7 不同烟羽活度浓度下NH-UAV系统的最小可探测活度浓度54-55
• 3.8 提高NH-UAV系统探测能力的措施55-57
• 3.8.1 监测时间55
• 3.8.2 HPGe探测器的屏蔽体厚度55-57
• 3.9 本章小节57-58
• 第四章 核事故中期NH-UAV系统的最小可探测活度浓度研究58-69
• 4.1 不同飞行高度下NH-UAV系统的最小可探测活度浓度58-61
• 4.1.1 HPGe探测器的本底谱58-59
• 4.1.2 LaBr_3探测器的有效探测效率刻度59-60
• 4.1.3 双探测器系统的MDAC计算60-61
• 4.2 不同水平探测位置处NH-UAV系统的最小可探测活度浓度61-65
• 4.2.1 HPGe探测器的本底谱61-62
• 4.2.2 LaBr_3探测器的有效探测效率刻度62-63
• 4.2.3 双探测器系统的MDAC计算63-65
• 4.3 不同源项尺寸情况下NH-UAV系统的最小可探测活度浓度65-68
• 4.3.1 HPGe探测器的本底谱65-66
• 4.3.2 LaBr_3探测器的有效探测效率刻度66-67
• 4.3.3 双探测器系统的MDAC计算67-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 核事故后期NH-UAV系统的探测限及最小可探测活度浓度研究69-79
• 5.1 核事故后期HPGe探测器的最小可探测限69-74
• 5.1.1 不同飞行高度下HPGe探测器的最小可探测限69-71
• 5.1.2 不同水平探测位置处HPGe探测器的最小可探测限71-72
• 5.1.3 不同源项尺寸情况下HPGe探测器的最小可探测限72-74
• 5.2 核事故后期LaBr_3探测器的最小可探测活度浓度74-78
• 5.2.1 不同飞行高度下LaBr_3探测器的MDAC计算74-75
• 5.2.2 不同水平探测位置处LaBr_3探测器的MDAC计算75-77
• 5.2.3 不同源项尺寸情况下LaBr_3探测器的MDAC计算77-78
• 5.3 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-82
• 6.1 研究工作总结79-80
• 6.2 展望80-81
• 6.3 研究工作中的创新点与难点81-82
• 参考文献82-87
• 致谢87-88
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文88-89

【参考文献】

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本文编号：906491