Matemaattinen mallinnus passiivisessa gammaemissiotomografiassa
Heikkinen, Sara (2022)
Kandidaatintyö
2022
School of Engineering Science, Laskennallinen tekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022051836675
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022051836675
Tiivistelmä
Kansainväliset sopimukset sitovat ydinmateriaalien kanssa toimivat valtiot tarkkailemaan ja raportoimaan valtionsa ydinmateriaaleista. Tarkkailulla pyritään estämään ydinmateriaalien päätyminen laittomaan ydinasetuotantoon. Yhtenä tarkkailun välineenä voidaan hyödyntää käytetyn ydinpolttoaineen kuvantamista.
Käytettyä ydinpolttoainetta voidaan mallintaa siitä mitattavasta säteilystä. Tätä varten muodostetaan matemaattinen malli, jonka avulla säteilystä pystytään kuvantamaan ydinpolttoaineen tila. Tässä kandidaatintyössä esitellään yksityiskohtaisesti matemaattisen mallin rakentuminen kaksiulotteisessa tilanteessa.
Mallin tarkkuutta havainnollistetaan simulaatioiden avulla. Simulaatioissa testataan mallin herkkyyttä puuttuvien sauvojen sijainnin, sekä määrän suhteen. Työssä havainnollistetaan myös tilannetta, jossa polttoainesauva on korvattu jollakin toisella materiaalilla. Simulaatiot toteutettiin MATLAB-ohjelmistolla.
Simulaatioiden tuloksista voitiin päätellä, että puuttuva sauva on helpompi havaita polttoainenipun reunalta kuin keskeltä. Tämänkaltainen tulos saatiin sekä tapauksessa, jossa sauva puuttuu kokonaan, että tapauksessa, jossa sauva oli korvattu toisella materiaalilla. Simulaatiosta voitiin myös nähdä, että jos sauvoja puuttuu ryppäinä, havaitaan ne mallin pohjalta huomattavasti herkemmin kuin jos sauvoja puuttuu yksittäin.
Käytettyä ydinpolttoainetta voidaan mallintaa siitä mitattavasta säteilystä. Tätä varten muodostetaan matemaattinen malli, jonka avulla säteilystä pystytään kuvantamaan ydinpolttoaineen tila. Tässä kandidaatintyössä esitellään yksityiskohtaisesti matemaattisen mallin rakentuminen kaksiulotteisessa tilanteessa.
Mallin tarkkuutta havainnollistetaan simulaatioiden avulla. Simulaatioissa testataan mallin herkkyyttä puuttuvien sauvojen sijainnin, sekä määrän suhteen. Työssä havainnollistetaan myös tilannetta, jossa polttoainesauva on korvattu jollakin toisella materiaalilla. Simulaatiot toteutettiin MATLAB-ohjelmistolla.
Simulaatioiden tuloksista voitiin päätellä, että puuttuva sauva on helpompi havaita polttoainenipun reunalta kuin keskeltä. Tämänkaltainen tulos saatiin sekä tapauksessa, jossa sauva puuttuu kokonaan, että tapauksessa, jossa sauva oli korvattu toisella materiaalilla. Simulaatiosta voitiin myös nähdä, että jos sauvoja puuttuu ryppäinä, havaitaan ne mallin pohjalta huomattavasti herkemmin kuin jos sauvoja puuttuu yksittäin.