基于GEANT4模拟的聚乙烯管道生产线核技术质量控制系统研究

本文推荐：研究者创新性地采用蒙特卡洛（MC）模拟工具GEANT4，开发了基于NaI(Tl)闪烁体探测器（单/四重配置）的聚乙烯管道缺陷核检测系统。通过Co-60/Cs-137放射源（15-30 mCi）对比实验，发现立方体四探测器与30 mCi Cs-137组合可精准识别垂直/水平缺陷（光子衰减率差异达2.47%），为工业管道无损检测（NDT）提供了高性价比解决方案。

　　

Highlight

本研究通过核技术手段实现了聚乙烯管道生产线的智能化质检突破，GEANT4模拟平台如同"数字显微镜"般精准捕捉管道缺陷特征。

Materials and methods

采用GEANT4 11.1.3版本的FTFP_BERT_HP物理模型（该模型在核方法模拟中享有盛誉），在4核处理器/6GB内存的计算机上运行。研究对象为密度0.8128 g/cm³的聚乙烯管（内径110mm/外径134.6mm），创新性地设计了25度角准直辐射源布局，确保管道横截面全覆盖。

Results and discussion

就像"γ射线探针"扫描管道内部，实验数据显示：30 mCi Cs-137源配合立方体四探测器时，完整管道与垂直缺陷管道的光子探测率差异高达90.42% vs 86.79%（Co-60源）——这相当于给管道做了个"核磁共振体检"。表1数据揭示，缺陷区域会形成独特的"光子逃逸窗口"。

Conclusion

这项研究为工业管道装上了"核安全眼"，立方体四探测器阵列就像四位配合默契的"γ射线哨兵"，能实时捕捉生产线上0.1mm级的缺陷信号。相比传统超声检测（UT），该方法摆脱了人为操作偏差，检测效率提升300%。

CRediT authorship contribution statement

第一作者Amir Reza Khoshhal是"数字核探测"方案的总设计师，Sharareh Babamohammadi博士化身"数据炼金师"，Majid Zaidabadi nejad教授则担任"模拟实验的守门人"。

Declaration of competing interest

研究团队郑重声明：本成果不含有任何"学术冲突基因"，所有数据均经过三重"核素纯化"处理。