基于谱分析法的同质量球形铀部件丰度检测方法研究

发布时间：2020-07-19 00:31

【摘要】：自从核武器诞生以来,人们就充分意识到了核扩散问题的危害,在用核武器威慑对手的同时,又担心受到核武器的威胁。为了限制核扩散的发展趋势,国际社会做了大量工作,其中国际原子能机构的成立是标志性成就之一。中国作为联合国常任理事国和核大国,应该在核不扩散及核安保工作中发挥自己的积极作用。解决核不扩散和核军控问题,除了国际环境因素之外,在技术层面也提出了较高的要求。由于235U自身裂变能力较弱,因此对于铀部件的属性检测尤为困难。美国俄罗斯等国在对铀部件检测方法研究方面已经取得了阶段性的成果,资料显示,在诸多检测方法中,“时间关联符合法”是目前公认的有可能解决铀部件质量丰度检测问题的方法。但在国内,相关研究还有待完善,尚未见有突破性成果。有鉴于此,本文追踪国外该领域的前沿,基于“时间关联符合法”工作原理,利用GEANT4软件对研究对象及研究场景进行了仿真,运用谱分析技术,结合中子诱发铀部件裂变的物理过程,研究了基于互相关函数、互功率谱密度函数、双谱函数的铀部件丰度检测方法。同时,设计了符合数据特征的快速互相关函数算法(OFC算法)以确保系统检测的实时性。主要研究成果及结论如下:1.基于“时间关联符合法”,完成了研究模型及场景的设计,并利用GEANT4开源软件设计了符合实际情况的铀部件丰度检测仿真系统。使用该系统,可通过参数设置,生成符合实际情况的仿真数据,用于后续研究。2.基于研究对象的数据规模和数据自身的“稀疏”特性,设计了针对超长稀疏数据的快速相关函数算法(OFC算法),该方法用于铀部件丰度检测中,可快速完成基础数据计算及分析。较好的解决了目前研究及应用中,检测系统实时性欠佳的问题。3.运用互相关分析、互功率谱密度分析、双谱分析等谱分析方法,对时间关联符合系统的检测数据进行“反演”研究。给出了基于互相关函数特征的衰减系数法和衰减面积法、基于互功率谱密度函数特征的转折频率法和低频均值法,并对不同丰度数据的双谱函数进行了对比分析,给出了基于双谱函数等高线面积、45°切面面积进行丰度判定的方法。
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：E928;TL81
【图文】：

图１．２时－频测量方法的演变逡逑７逡逑

图１．３总体研究流程逡逑

图１．４论文核心章节之间的关系逡逑１３逡逑

【参考文献】

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本文编号：2761629