在水中对塑料闪纤维阵列探测器进行优化模拟研究
Wenyu Cheng1, Jie Liang2, Lianji Wang3
1School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology (HUST), Wuhan, 430074, Hubei Province, China; Wuhan Second Ship Design and Research Institute, Wuhan, 430064, Hubei Province, China.
Journal of environmental radioactivity
|October 23, 2025
概括
一个新的塑料闪纤维探测器提供实时水中监测,在监管限制以下实现高灵敏度. 这种紧的现场部署系统克服了目前用于核安全应用的方法的局限性.
科学领域:
- 核仪器仪表与安全 核仪器仪表与安全
- 辐射检测和测量 辐射检测和测量
背景情况:
- 目前用于监测的液体闪光技术是不便携的,并提供延迟的结果.
- 现有的在线探测器缺乏满足监管限制 (100 Bq L-1) 所需的灵敏度,灵敏度通常高于103 Bq L-1.1.
- 对于核安全和监管合规的敏感,实时的监测解决方案的需求至关重要.
研究的目的:
- 设计和优化在线塑料闪光纤 (PSF) 阵列探测器,用于敏感的三检测.
- 通过模拟和实验验证,实现低于监管标准的最低可检测活动 (MDA).
- 开发一个紧的,可在现场部署的实时监测系统.
主要方法:
- 基于Geant4的蒙特卡罗 (MC) 模拟被用来优化PSF阵列的关键参数,包括间距,长度和半径.
- 使用屏蔽和低能信号过来减轻环境背景辐射 (和宇宙).
- 光倍增器 (SiPMs) 被研究为传统光倍增器管 (PMTs) 的替代品,以提高性能.
主要成果:
- 一个六角紧密包装的PSF阵列与0.3毫米间距和250毫米长度证明了最佳的光子沉积.
- 一个模块化的3x3探测器阵列,利用500毫米PSF长度和SiPMs,在600秒内实现了10 Bq L-1的最小可检测活动 (MDA).
- 该系统实现了94%的背景减少,并符合中国和欧洲严格的监测监管标准.
结论:
- 开发的基于PSF的探测系统可用于紧的,现场部署的,实时的监测.
- 该系统成功地解决了基于实验室的方法和实时监管要求之间的关键差距,用于检测.
- 这项技术提供了高灵敏度的监测能力,这对于确保核安全至关重要.
