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基于正电子衰变核素的符合探测效率研究

卓祥林 青先国 杨振雷 包超 蒋天植 李进 卢佳玮

卓祥林, 青先国, 杨振雷, 包超, 蒋天植, 李进, 卢佳玮. 基于正电子衰变核素的符合探测效率研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 246-252. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0246
引用本文: 卓祥林, 青先国, 杨振雷, 包超, 蒋天植, 李进, 卢佳玮. 基于正电子衰变核素的符合探测效率研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 246-252. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0246
Zhuo Xianglin, Qing Xianguo, Yang Zhenlei, Bao Chao, Jiang Tianzhi, Li Jin, Lu Jiawei. Research on Coincidence Detection Efficiency Based on Positron Decay Nuclides[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 246-252. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0246
Citation: Zhuo Xianglin, Qing Xianguo, Yang Zhenlei, Bao Chao, Jiang Tianzhi, Li Jin, Lu Jiawei. Research on Coincidence Detection Efficiency Based on Positron Decay Nuclides[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 246-252. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0246

基于正电子衰变核素的符合探测效率研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0246
详细信息
    作者简介:

    卓祥林(1997—),男,硕士研究生,现主要从事核电厂仪表与控制方向的研究,E-mail: 825832118@qq.com

    通讯作者:

    青先国,E-mail: 13540773308@163.com

  • 中图分类号: TL812

Research on Coincidence Detection Efficiency Based on Positron Decay Nuclides

  • 摘要: 为了降低一回路压力边界冷却剂泄漏监测的测量下限,本文基于正电子衰变核素开展了符合探测效率研究。为了提高符合探测效率,采用蒙特卡罗程序Geant4对符合探测装置中的粒子输运过程进行了仿真模拟分析,研究了符合探测装置结构和探测器属性对符合探测效率的影响。研究结果表明:通过在滤纸源两侧添加β+吸收层可明显提升符合探测效率,采用0.5 mm厚度的铝或0.2 mm厚度的铁作为β+吸收层时符合探测效率最佳;由于不同类型探测器的能量分辨率存在差异,因此不同类型探测器达到最佳符合探测效率时的能量窗系数不同,NaI(Tl)最佳能量窗系数为14%,BGO最佳能量窗系数为26%,LaBr3(Ce)最佳能量窗系数为7%。本研究成果可为以18F核素为放射性示踪剂的一回路压力边界泄漏监测系统探测装置结构设计及符合判断逻辑设计提供参考。

     

  • 图  1  18F符合测量系统模型

    Figure  1.  18F Coincidence Measuring System Model

    图  2  四种探测器结构设计方案的Geant4计算模型

    Figure  2.  Geant4 Calculation Model of Four Kinds of Detector Structure Design Schemes

    图  3  探测器结构示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Detector Structure

    图  4  添加β+吸收层前后的粒子径迹对比(以方案三为例)

    蓝线——β+射线;绿线——γ射线

    Figure  4.  Comparison of Particle Tracks before and after Adding β+ Absorption Layer (Taking Scheme 3 as an Example)

    图  5  符合探测效率随β+吸收层材料和厚度的变化趋势

    Figure  5.  Variation Trend of Coincidence Detection Efficiency with the Material and Thickness of β+ Absorption Layer

    图  6  3种晶体符合效率随能量窗系数的变化趋势

    Figure  6.  Variation Trend of the Three Crystal Coincidence Efficiency with Energy Window Coefficient

    图  7  3种晶体k值随能量窗系数的变化趋势

    Figure  7.  Variation Trend of the Three Crystal k Values with Energy Window Coefficient

    表  1  添加铝吸收层后四种探测器结构设计方案符合计数情况

    Table  1.   Coincidence Counting of Four Detector Structure Design Schemes after Adding Aluminum Absorbing Layer

    探测器结构设计方案 方案一 方案二 方案三 方案四
    符合计数类型 (1-2)符合计数 46850 46659 47053 46726
    (1-3)符合计数 15 15 11
    (1-4)符合计数 14 13
    (2-3)符合计数 17 14 21
    (2-4)符合计数 17 18
    (3-4)符合计数 29985 30083
    (5-6)符合计数 31273
    总符合计数 46850 46691 77098 108145
    总符合探测效率 0.004685 0.004669 0.007710 0.010815
    探测器数量/个 2 3 4 6
    单探头符合利用率 0.002343 0.001556 0.001927 0.001802
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-17
  • 修回日期:  2023-06-12
  • 刊出日期:  2024-02-15

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