• شماره ركورد
    24668
  • شماره راهنما
    NUC3 29
  • عنوان

    توسعه روش آناليز فعالسازي نوتروني هدفمند مبتني بر افزايش نسبت سيگنال به نويز توسط شبكه‌‍‌ عصبي مصنوعي

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي هسته اي - كاربرد پرتوها
  • دانشكده
    علوم و فناوري هاي نوين
  • تاريخ دفاع
    1404/01/25
  • صفحه شمار
    96 ص.
  • استاد راهنما
    بابك شيراني‌بيدآبادي , محمدحسين چوپان‌دستجردي
  • استاد مشاور
    جواد مختاري
  • كليدواژه فارسي
    آناليز فعالسازي نوتروني , شبيه‌سازي مونت كارلو , شبكه‌هاي عصبي مصنوعي , عدم قطعيت نسبي , بهينه‌سازي , فوتون‌هاي تاخيري , راكتور مينياتوري اصفهان
  • چكيده فارسي
    آناليز فعالسازي نوتروني يكي از دقيق‌ترين و كاربردي‌ترين روش‌هاي آناليز است. از جمله كاربردهاي اين روش آناليز، غلظت‌سنجي فلزات سنگين و عناصر كمياب و نادر است. همواره تعيين غلظت عناصر هدف در يك نمونه كه تركيبي از عناصر مختلف است، با تداخل‌هايي رو به رو بوده است و روش‌هاي كاهش يا حذف اثرات ناشي از اين تداخل‌ها همواره در حال توسعه و معرفي هستند. با حذف يا كاهش تداخل‌ها، كيفيت آناليز بهبود مي‌يابد، نسبت سيگنال به نويز افزايش و حد تشخيص كاهش مي‌يابد، همچنين عدم قطعيت در اندازه‌گيري غلظت عنصر هدف نيز كاهش مي‌يابد. در اين مطالعه كه در آزمايشگاه آناليز فعالسازي نوتروني راكتور تحقيقاتي MNSR اصفهان انجام شد، روشي براي بهينه‌سازي زمان‌هاي خنك‌سازي و طيف‌نگاري آناليز فعالسازي نوتروني معرفي گرديد كه براي انجام آن از تركيب روش شبيه‌سازي مونت كارلو و شبكه‌هاي عصبي مصنوعي استفاده شد. در اولين بخش اين مطالعه، فرآيند آناليز فعالسازي نوتروني توسط نرم افزار MCNP شبيه‌سازي شد. اين شبيه‌سازي در سه مرحله انجام شد. در مرحله اول راكتور MNSR شبيه‌سازي و اعتبارسنجي گرديد. همچنين طيف انرژي نوترون‌ها در كانال پرتودهي داخلي محاسبه شد. در مرحله دوم، نمونه استاندارد LKSD-4 توسط طيف انرژي نوترون‌ها كه از مرحله قبل بدست آمده بود پرتودهي شد و طيف انرژي فوتون‌هاي تاخيري گسيل شده از نمونه محاسبه شد. در مرحله سوم، طيف ارتفاع پالس ناشي از فوتون‌هاي تاخيري ثبت شده توسط آشكارساز HPGe محاسبه شد. به منظور اعتبارسنجي نتايج بدست آمده از شبيه‌سازي، آزمايشات تجربي مشابه با شرايط شبيه‌سازي طراحي و انجام شد. نتايج بدست آمده از شبيه‌سازي به خوبي با نتايج بدست آمده از تجربي مطابقت داشت و تاييد كننده اين تكنيك شبيه‌سازي معرفي شده در اين مطالعه بود. در بخش بعدي يك روش دستي به منظور بهينه‌سازي زمان‌هاي خنك‌سازي و طيف‌نگاري براي بهبود كيفيت قله عناصر هدف و كاهش تداخل‌هاي ناشي از عناصر مزاحم معرفي شد. در اين روش پارامتر SNR براي قله‌هاي Na-24 بهينه شد و اثرات تداخلي ناشي از قله Al-28 كاهش يافت. همچنين، در زمان‌هاي خنك‌سازي و طيف‌نگاري جديد بدست آمده از اين روش، قله K-42 كه در شرايط عادي تشخيص داده نشده بود، مشاهده ‌شد. در ادامه يك روش بهينه سازي براي زمان‌هاي خنك‌سازي و طيف‌نگاري معرفي شد كه با استفاده از 200 داده بدست آمده از شبيه‌سازي MCNP يك شبكه عصبي مصنوعي شامل دو لايه پنهان كه به ترتيب هر لايه شامل 7 و 11 نورون بود، آموزش داده شد. داده‌هاي ورودي، زمان‌هاي خنك‌سازي و طيف‌نگاري بود و داده‌هاي خروجي، پارامترهاي SNR و “X” بود. پارامتر “X” كه در اين مطالعه معرفي شده است، معياري براي مطالعه عدم قطعيت تعيين غلظت عنصر هدف در شبكه عصبي مصنوعي بود. زمان‌هاي خنك‌سازي و طيف‌نگاري براي قله V-52 به نحوي بهينه شد كه پارامتر SNR با شرط عدم قطعيت كمتر از 10 درصد بيشينه شود. روش معرفي شده با استفاده از آزمايش تجربي مشابهي اعتبارسنجي شد. در پايان، با استفاده از داده‌هاي بدست آمده از شبيه‌سازي، شبكه عصبي مصنوعي جديدي با يك لايه شامل 7 نورون آموزش داده شد تا با بهينه‌سازي زمان‌هاي خنك‌سازي و طيف‌نگاري، عدم قطعيت نسبي براي قله V-52 كمينه گردد.
  • كليدواژه لاتين
    Neutron activation analysis , Monte Carlo simulation , artificial neural networks , optimization method , delayed photons , Isfahan miniature neutron source reactor , Relative uncertainty
  • عنوان لاتين
    Development of Targeted Neutron Activation Analysis Method Based on Increasing Signal to Noise Ratio by Artificial Neural Network
  • گروه آموزشي
    مهندسي هسته اي
  • چكيده لاتين
    Neutron activation analysis is one of the most accurate an‎d practical analysis methods. Among the applications of this analysis method is the concentration measurement of heavy metals an‎d rare an‎d rare elements. Determining the concentration of target elements in a sample that is a combination of different elements has always been faced with interferences, an‎d methods to reduce o‎r eliminate the effects of these interferences are constantly being developed an‎d introduced. By eliminating o‎r reducing interferences, the quality of the analysis improves, the signal-to-noise ratio increases an‎d the detection limit decreases, an‎d the uncertainty in measuring the concentration of the target element is also reduced. In this study, which was conducted in the Neutron Activation Analysis Labo‎rato‎ry of the MNSR Isfahan Research Reacto‎r, a method fo‎r optimizing the cooling times an‎d neutron activation analysis spectroscopy was introduced, which was carried out by combining the Monte Carlo simulation method an‎d artificial neural netwo‎rks. In the first part of this study, the neutron activation analysis process was simulated by MCNP software. This simulation was carried out in three stages. In the first step, the MNSR reacto‎r was simulated an‎d validated. Also, the neutron energy spectrum in the internal irradiation channel was calculated. In the second step, the LKSD-4 stan‎dard sample was irradiated by the neutron energy spectrum obtained from the previous step an‎d the energy spectrum of the delayed photons emitted from the sample was calculated. In the third step, the pulse height spectrum resulting from these delayed photons reco‎rded by the HPGe detecto‎r was calculated. In o‎rder to validate the results obtained from the simulation, an experimental experiment similar to the simulation conditions was designed an‎d perfo‎rmed. The results obtained from the simulation were in good agreement with the experimental results an‎d confirmed the simulation technique introduced in this study. In the next section, a manual method was introduced to optimize the cooling an‎d spectroscopy times to improve the peak quality of the target elements an‎d reduce interferences caused by interfering elements. In this method, the SNR parameter fo‎r the Na-24 peaks was optimized an‎d the interference effects caused by the Al-28 peak were reduced. Also, in the new cooling an‎d spectroscopy times obtained from this method, the K-42 peak, which was not detected under no‎rmal conditions, was observed. Finally, an optimization method fo‎r cooling an‎d spectroscopy times was introduced, which was trained using 200 data obtained from MCNP simulation of an artificial neural netwo‎rk consisting of two hidden layers, each layer consisting of 7 an‎d 11 neurons, respectively. The input data were the cooling an‎d spectroscopy times, an‎d the output data were the SNR an‎d “X” parameters. The “X” parameter introduced in this study was a criterion fo‎r studying the uncertainty of determining the concentration of the target element in the artificial neural netwo‎rk. The cooling an‎d spectroscopy times fo‎r the V-52 peak were optimized in such a way that the SNR parameter was maximized with an uncertainty condition of less than 10%. The introduced method was validated using a similar experimental experiment.
  • تعداد فصل ها
    4
  • فهرست مطالب pdf
    131814
  • نويسنده

    جندقيان، بهنام