利用自相关函数与平稳小波变换的252Cf源驱动核材料质量识别方法.pdfVIP

第23卷第10期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．23，N0．10 HIGHPOWERLASERANDPARTICLE 2011年10月 BEAMS oct．，2011 文章编号：1001—4322(2011)10—2557—03 X-研究快报* 利用自相关函数与平稳小波变换的 252Cf源驱动核材料质量识别方法’ 。 冯鹏，刘思远，金晶 (重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044) 摘要：以“2cf中子源驱动噪声分析测量法为依据，利用中子脉冲信号白相关函数与被测核材料(”2u) 质量的关系．设计了一种基于神经同络的核材料质量识别方法，探索借助时域特征进行质量识别的有效性。利 用平稳小波变换抑制中子统计涨落对自相关函数带来的影响．利用分布式Elman神经网络对不同质量核材料 的自相关函数样本进行训练和识别，并研究了有限样本前提下不同子网个数对最终识别结果所造成的影口向。 对4种核材料质量共计120组样本进行的实验，结果表明：在理想实验条件下，平稳小波变换抑制了统计涨落 对信号自相关函数的影响；分布式Elman神经网络能够较好地识别自相关函数的特征，分辨不同质量的核材 料，平均识别误差小于01。 关键词：”2Cf中子源驱动噪声分析法；核材料识别；自相关函数；神经网络；平稳小波变换 中图分类号：TL99 文献标志码：A doi：10．3788／HPLPB20]12310．2557 以”2cf中子源驱动(中子轰击下发生链式核裂变反应)噪声分析测量法为依据口。2l，借助于所构建的3通 道高速核信号采集与分析系统oq，通过自相关、互相关和快速傅里叶变换等运算，可得到诸如自相关函数 (ACF)等一系列时一频参数，进而反演或重构核材料质量、浓缩度、反应性等性质或属性。对于2”u核材料而 言，在特定浓缩度下，系统测得自相关函数对被测”5u核材料的质量存在敏感性，其值随着质量升高而增大，故 可利用自相关函数的这一特性来进行核材料质量的判别o]。然而，针对这一特性的识别方法．国内尚未开展实 质性的研究工作；国外的研究，由于涉及核军控核查的关键技术，其必威体育精装版研究成果严格必威体育官网网址，目前仅见报道了一 种自相关函数积分值与质量关系曲线法，且识别效果并不理想“]。虽然自相关函数会受到探测器探测效率、探 测角度、中子统计涨落、本底噪声、核材料形状等因素的影响，但它表征了中子信号的时域特征，能够弥补频域 识别的不足，使识别精度进一步提高。因此，探索一种能够更有效利用中子脉冲信号自相关函数的特性从而达 到较高识别精度的核材料质量识别方法，是核材料质量识别技术的研究热点。 为达到这一目的，本文利用MCNP模拟产生了2”cf自 发裂变中子源与4种不同质量”5u核材料(浓缩度为 500 050，1 92．42％，质量分别为150，600，1 g)，并利用3路 中子探测器分别探测2”cf源产生的自发裂变中子与通过核 材料后产生的诱发裂变中子信号，实验设置参照文献E63。 对仿真产生的3路中子信号，利用采样频率为1GHz的3通 道高速核信号采集与分析系统对其进行分析和计算，得到3 通道的自相关函数ACi(i一1，2，3)，其中一组自相关函数 ACz。如图1所示。由图中可以看出，相同实验条件下，不同 质量核材料所对应的自相关函数交叠在一起，难以判断质量 Fjg．1 与自相关函数之间的对应关系。且由于统计涨落的影响，自 图1不同核材料质量所对应的自相关函数 相关函数并非一条平稳光滑的曲线，存在许多“噪声”，将对最终的识别造成干扰。基于上述原因，将自相关函 数值作为输入信号，首先利用平稳小波变换(SWT)提取其中的低频分量，以抑制“噪声”干扰，进而将多组不同 *收稿日期：201l08—19； 修订日期