Devices working with ionizing radiation are nowadays used in many areas. It is not only the energy industry, but also there are, for example, many therapeutical and diagnostical procedures in medicine that use this kind of radiation. Many research laboratories try hard to describe and simulate the behavior of these devices in relation to their functionality and to the safety of the personnel using it. Devices generating neutron radiation are of special concern. This is common for example at cyclotrons producing radiopharmaceuticals. This kind of radiation is accompanied by gamma radiation and it is not possible to measure it independently in wider energy intervals. Thus it is important to focus on methods and algorithms that enable us to suitably distinguish individual radiation components and evaluate them independently. There are several methods to measure neutron radiation, e.g. activation analysis, Bonner spheres, proportional counters, time of flight, etc. The quality of the output of separation methods depends on the quality of the input. This data can be obtained in varying quality nowadays. If we concentrate on the energy range of neutrons produced in nuclear reactors, the range is approximately 0.5 to 20 MeV. For the best results, it is necessary to design and manufacture the whole spectrometric system together with its various modules from scratch. It is also necessary to validate and verify individual methods and algorithms used. However, these procedures cannot be performed only with generated or simulated data, it is important to use neutron sources that are well defined using statistical methods (for example reference fields).
The aim of this work is to acquaint the reader with research results in the area of the design of individual modules and algorithms for spectrometric systems, including examples of validation and verification with real experiments on nuclear facilities. This work also deals with the hardware and software design of the spectrometric system.
This work is structured as a collection of selected academic publications supplemented with introductory commentaries that provide necessary context. It is divided into two parts. The first part focuses on the description of the spectrometric system, methods, algorithms, and tools that we devised for the spectrometric system for mixed radiation fields. The second part describes improvements of individual algorithms and modules all the way to the verification and validation of the spectrometric chain, including hardware and software tools.
dc.language.iso
en
en
dc.publisher
ČVUT. Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská.
cze
dc.subject
spectrometry
en
dc.subject
neutron
en
dc.subject
gamma ray
en
dc.subject
two-prametric
en
dc.subject
digitalization
en
dc.title
Spectrometric systems for mixed field of gamma radiation and neutrons.
en
dc.type
habilitační práce
cze
dc.type
habilitation thesis
en
dc.description.abstract-translated
Zařízení pracující s ionizujícím zářením se v dnešní době používají v mnoha odvětvích. Nejedná se jen o energetiku, ale například i v medicíně je dnes mnoho postupů spjato s nutností využívat těchto záření. Mnohá vědecká pracoviště se snaží co nejlépe popsat a simulovat chování těchto zařízení vzhledem ke kvalitě funkce samotné ale i k bezpečnosti používání a ochrany obsluhy. Velký problém spočívá především u zařízení generující neutronové záření. Toto záření totiž vzniká velmi často zároveň s gama zářením a není možno ho měřit samostatně pro větší energetické rozsahy. Proto je nutné se zaměřit na metody a algoritmy, které nám umožní nějakým způsobem oddělit jednotlivé složky záření a ty dále vyhodnocovat samostatně. Možností a metod, jak měřit neutronová spektra je více. Například metody aktivační analýzy, Bonerovy sféry, proporcionální detektory, Time of Flight atd. Kvalita výsledků z separačních metod a algoritmů velmi závisí na kvalitě vstupních dat. Tyto data lze dnes získat mnoha způsoby v různé kvalitě. Pokud se zaměříme na energetické rozsahy neutronů, které jsou často spojovány s jadernými reaktory, pak uvažujeme rozsah od 0,5 až 20 MeV. Pro co možná nejlepší výsledky v této oblasti je však nutné celý spektrometrický systém pro tato směsná pole neutronů a gama záření navrhnout a vyrobit nový i se všemi moduly. Při tvorbě takového systému je nutné validovat a verifikovat jednotlivé algoritmy a moduly. Tyto procesy však není možné provádět jen s generovanými nebo simulovanými daty, ale je nutné použití zdrojů neutronů, které jsou dobře popsané a spočítané pomocí statistických metod.
Cílem práce je seznámit čtenáře s výzkumnými výsledky v oblasti návrhu jednotlivých modulů a algoritmů pro spektrometrické systémy. Součástí práce jsou ukázky jejich validace a verifikace s reálnými experimenty na jaderných zařízeních. Zároveň se práce věnuje i problematice návrhu spektroskopického systému po softwarové i hardwarové stránce.
Práce je strukturovaná jako kolekce vybraných vědeckých publikací doplněných o úvodní komentář, který poskytuje k výsledkům potřebný kontext. Práce je rozdělena na dvě základní části. První část je zaměřena na popis spektrometrického systému, metod, algoritmů a nástrojů, které jsme navrhli pro spektrometrické systémy pracujících ve směsných polích záření. Druhá část obsahuje popis vylepšení jednotlivých částí algoritmů a modulů až po verifikaci a validaci spektrometrického řetězce včetně softwarových a hardwarových nástrojů.
