CN116259432A - 放射源制备方法和放射源制备设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种放射源制备方法和放射源制备设备。该方法包括：根据测井的应用需求获取目标核素辐照体，并通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。采用上述方法制备出的放射源不仅能够满足测井需求，还能够使得制备出的放射源的射线的寿命固定且比较短，在放射源应用结束后，放射源的放射性会在很短时间内消失，降至安全范围内，极大降低了放射源失控所带来的风险，从而在一定程度上能够避免发生放射性事故，降低放射性事故的发生率。

Description

放射源制备方法和放射源制备设备

技术领域

本申请涉及放射性测井技术领域，特别是涉及一种放射源制备方法和放射源制备设备。

背景技术

测井是地球物理学科的重要分支之一，在油气田、金属矿藏、煤炭等重要资源勘探和开发过程中被广泛应用。测井技术多种多样，但受井下工况(如干井、油基泥浆、高矿化度泥浆等)制约，放射性测井技术受到了极大的关注。

在放射性测井过程中，主要是将放射源装载于下井仪器中深入到地下，借助放射源产生的放射线与地层物质的相互作用实现探查。

但是，相关技术在放射性测井时采用的放射源安全性较低，导致放射性事故的发生率较高。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种放射源制备方法和放射源制备设备，能够制备出满足测井需求的安全性放射源，降低放射性事故的发生率。

第一方面，本申请实施例提供了放射源制备方法，该方法包括：

根据测井的应用需求，获取目标核素辐照体；目标核素辐照体包括至少一种工作核素；

通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

在其中一个实施例中，若放射源为伽马放射源，预设条件包括伽马放射条件；通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源，包括：

通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足伽马放射条件，得到伽马放射源。

在其中一个实施例中，伽马放射条件包括目标射线强度值；通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源，包括：

通过光中子的射线与目标核素辐照体内的原子核进行核反应，直至目标核素辐照体的射线强度值等于目标射线强度值为止，得到制备完成的伽马放射源。

在其中一个实施例中，中子转换体为通过反应阈能小于预设阈能阈值的目标工作核素得到。

在其中一个实施例中，该方法还包括：

通过放射源制备设备的电子加速器对电子加速器产生的电子进行加速，得到目标电子能量值的电子；

通过放射源制备设备的电子转换靶对电子进行转换，得到放射线；

通过中子转换体对放射线进行转换，得到光中子。

在其中一个实施例中，若放射源为混合放射源，预设条件包括混合放射条件；通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源，包括：

通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足伽马放射条件，得到伽马放射源；

将伽马放射源与中子转换体结合，得到制备完成的混合放射源；伽马放射源的射线强度值满足预设的射线强度条件。

在其中一个实施例中，若放射源为中子放射源，则在制备完成混合放射源后，该方法还包括：

对伽马放射源释放的伽马射线进行屏蔽，从混合放射源中得到中子放射源。

在其中一个实施例中，若放射源为混合放射源或中子放射源，则产生混合放射源时采用的伽马放射源的射线能量值大于中子转换体产生核反应的反应阈能。

在其中一个实施例中，测井的应用需求包括测井时长和测井所需放射源的强度；

根据测井的应用需求，获取目标核素辐照体，包括：

从预设的辐照体材料库中选取至少一种满足测井时长和测井所需放射源的射线能量值的工作核素，得到目标核素辐照体。

第二方面，本申请实施例提供了一种放射源制备设备，该设备包括：处理器、电子加速器、电子转换靶和辐照腔，处理器用于通过电子加速器、电子转换靶和辐照腔，实现上述第一方面中任一实施例的方法的步骤。

第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面中任一实施例的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一实施例的方法的步骤。

第五方面，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一实施例的方法的步骤。

本申请实施例提供了一种放射源制备方法和放射源制备设备，该方法包括：根据测井的应用需求获取目标核素辐照体，即至少一种工作核素，并通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件得到制备完成的放射源。采用上述方法制备出的放射源不仅能够满足测井需求，还能够使得制备出的放射源的射线的寿命固定且比较短，在放射源应用结束后，放射源的放射性会在很短时间内消失，降至安全范围内，极大降低了放射源失控所带来的风险，从而在一定程度上能够避免发生放射性事故，降低放射性事故的发生率；同时，采用上述方法可以制备出短寿命的放射源，还可以降低放射源应用时的资源浪费，从而降低经济成本；再者，上述方法可以制备出满足应用需求的放射源，从而能够制备不同放射性场景所需的放射源，使得放射源制备方法的通用性更强，并且使得放射源制备方法的应用场景更丰富。

附图说明

图1为一个实施例中放射源制备方法的应用环境图；

图2为一个实施例中放射源制备方法的流程示意图；

图3为另一个实施例中光中子能量与中子注量率之间的变化关系曲线图；

图4为另一个实施例中伽马放射源的射线能量与半衰期之间的变化关系曲线图；

图5为图4实施例对应的局部放大图；

图6为另一个实施例中放射源制备方法的流程示意图；

图7为另一个实施例中铟插入铍的位置关系示意图；

图8为另一个实施例中产生伽马放射源以及将伽马放射源下井的处理过程示意图；

图9为另一个实施例中产生混合放射源以及将伽马放射源下井的处理过程示意图；

图10为一个实施例中放射源制备装置的结构框图；

图11为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在测井领域，放射性测井是测量岩性密度、重点元素构成等指标的主要方法，而且具有适用范围广，受井下工况(如干井、油基泥浆、高矿化度泥浆等)制约小的特点，所以被广泛应用。其中，放射性测井是将放射源装载于下井一起中深入到地下，借助放射源产生的放射线与地层物质的相互作用实现探查，测量岩性密度、含氢量、油饱和度、孔隙度等指标，然后根据测量指标获取测井结果。

相关技术中的放射源，会按照确定的衰减规律，持续地、长期地释放射线，无法人为调控，从而导致放射性事故的发生率较高。基于此，本申请实施例提供了一种放射源制备方法，能够制备出满足测井需求的安全性放射源，降低放射性事故的发生率。

其中，上述放射源制备方法可以适用于图1所示的应用环境中，该应用环境包括处理器、电子加速器、电子转换靶和辐照腔，处理器用于通过电子加速器、电子转换靶和辐照腔执行放射源制备方法，上述处理器可以包括但不限于微控制单元、中央处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器件等，本申请实施例对此并不做限定。可选地，处理器分别与电子加速器和电子转换靶之间为通信连接，该通信方式可以为Wi-Fi，移动网络或蓝牙连接等等。本申请实施例制备的放射源可以应用于在线元素分析、安检等技术中，但是本申请实施例是以制备的放射源应用于测井技术为例，对放射源制备方法的实现过程进行说明。下面实施例将以执行主体为处理器，对放射源制备方法的实现过程进行说明。

如图2所示，为本申请实施例提供的放射源制备方法的流程示意图，该放射源制备方法可以包括以下步骤：

S100、根据测井的应用需求，获取目标核素辐照体；目标核素辐照体包括至少一种工作核素。

具体地，放射源制备设备中的处理器可以根据测井的应用需求，确定至少一种工作核素。可选地，测井的应用需求可以为通过工作核素制备测井所需放射源的属性信息，该属性信息可以包括活性和/或测井时长等信息。

这里需要说明的是，待制备的放射源不同，对应的目标核素辐照体可以相同，也可以不相同；其中，目标核素辐照体中的工作核素可以理解为制备放射源所需的材料。

S200、通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

基于上文步骤中确定的目标核素辐照体，放射源制备设备中的处理器可以控制机械装置将目标核素辐照体放置于放射源制备设备的辐射腔内。进一步，处理器通过控制对辐射腔内的目标核素辐照体进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

一实施例中，通过控制对辐射腔内的目标核素辐照体进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源的方式可以是按照目标辐照时长，控制对辐射腔内的目标核素辐照体进行光中子辐照，在光中子辐照时长等于目标辐照时长时，确定目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

又一实施例中，上述光中子辐照可以理解为一种反应过程，在一些场景中，虽然选取的目标核素辐照体满足测井的应用需求，但是光中子辐照的时间长短不同，制备出的放射源可以相同，也可以不相同。因此，为了制备出满足测井应用需求的放射源，通过控制对辐射腔内的目标核素辐照体进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源的方式还可以是在光中子辐照过程中获取不同时刻放射源的参数变化曲线，并根据不同时刻放射源的参数变化曲线，确定目标核素辐照体是否满足预设条件，若目标核素辐照体满足预设条件时，停止光中子辐照，得到制备完成的放射源。

可选地，上述预设条件可以包括放射源的射线能量值达到特定能量阈值、放射源的放射线的半衰期达到特定时间阈值以及放射源的放射线的强度达到特定强度阈值。其中，放射源的放射线的半衰期可以理解为放射源的放射性活度减小一般所需的时长。

进一步，可以通过制备完成的放射源实现放射性测井，并且由于制备的放射源产生的射线的半衰期是固定的，因此，可以在放射性测井结束后，放射源的放射性会在很短时间内降至安全范围内，极大降低了放射源失控所带来的风险，从而在一定程度上能够避免发生放射性事故，降低放射性事故的发生率。

其中，在放射性测井结束后，放射源的强度相比放射源下井前的强度会明显降低。同时，放射源在下井过程中，由于刚制备的放射源的放射性较强，为了避免放射源的放射性对人体造成危害，处理器可以控制机械装置将放射源安装至下井仪器中下井。

在本申请实施例中，制备完成的放射源可以按照自然规律按照对应半衰期衰变，并不会受下井气压、温度、碰撞等因素的影响，在工作时间内放射源的活度可满足测井的应用需求。放射源在下井过程中，若不慎发生落井事故，可以根据制备时的工作参数完全保证其在较短的时间内放射源的放射性下降至安全范围，从而降低打捞的复杂程度(或免于打捞)，也能够避免可能的封井等管控措施带来的资源和财产损失。

本申请实施例提供的放射源制备方法，可以根据测井的应用需求获取目标核素辐照体，即至少一种工作核素，并通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。采用上述方法制备出的放射源不仅能够满足测井需求，还能够使得制备出的放射源的射线的寿命固定且比较短，在放射源应用结束后，放射源的放射性会在很短时间内消失，降至安全范围内，极大降低了放射源失控所带来的风险，从而在一定程度上能够避免发生放射性事故，降低放射性事故的发生率；同时，采用上述方法可以制备出短寿命的放射源，还可以降低放射源应用时的资源浪费，从而降低经济成本；再者，上述方法可以制备出满足应用需求的放射源，从而能够制备不同放射性场景所需的放射源，使得放射源制备方法的通用性更强，并且使得放射源制备方法的应用场景更丰富；另外，该方法制备放射源的原材料，即工作核素，可以被重复使用，从而使得通过同一原材料可以制备多种不同的放射源，这样还能够节省制备多种不同放射源的经济成本。

在一些场景中，根据应用所需放射源的射线强度值的要求，需要制备不同种类的放射源，下面以待制备的放射源为伽马放射源为例，对通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源的过程进行说明。

在一实施例中，若放射源为伽马放射源，预设条件包括第一伽马放射条件；上述S200中的步骤，可以包括：通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足第一伽马放射条件，得到伽马放射源。

具体地，中子转换体可以是通过一种目标工作核素得到，该目标工作核素与目标核素辐照体中的任一工作核素可以相同，也可以不相同。

在实际应用中，不管光中子的射线能量值的大小，只要产生光中子，光中子就能够对目标核素辐照体进行辐照产生伽马放射源。

其中，处理器可以通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足第一伽马放射条件，得到伽马放射源。可选地，在辐照过程中，辐照时长不同均会产生伽马放射源，但是不同辐照时长产生的伽马放射源并不一定满足测井应用需求，因此，在辐照的过程中，直至目标核素辐照体满足第一伽马放射条件时，才停止辐照，并且此时产生的是测井所需的伽马放射源，否则，若目标核素辐照体未满足第一伽马放射条件时产生的伽马放射源无法满足测井应用需求。

可选地，第一伽马放射条件可以为目标核素辐照体的辐照时长达到特定辐照时长阈值和/或目标核素辐照体的活性达到特定活性阈值等等。

一个实施例中，第一伽马放射条件包括目标射线强度值；上述通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源的步骤，可以包括：通过光中子的射线与目标核素辐照体内的原子核进行核反应，直至目标核素辐照体的射线强度值等于目标射线强度值为止，停止核反应，得到制备完成的伽马放射源。

其中，中子转换体为通过反应阈能小于预设阈能阈值的工作核素得到。

在本申请实施例中，只有通过能够发生核反应的反应阈能小于预设阈能阈值的工作核素得到的中子转换体产生的光中子，才能激发目标核素辐照体中的原子核发生核反应，该核反应可以为(n，γ)反应。这里需要说明的是，可以通过对反应阈能小于预设阈能阈值的工作核素的形状进行加工，并将加工后的工作核素装至合适的容器内得到中子转换体。可选地，上述加工可以理解为对工作核素的任一位置开孔的过程，也就是，并不需要对工作核素进行实质的核反应处理才能得到中子转换体

在实际应用中，混合放射源的射线强度值A可以通过以下公式表示，即：

上述式(1)中的A表示伽马放射源产生的特定伽马射线的强度值(1/s)，N表示目标核素辐照体中的目标核素原子数量，σ(E)表示目标核素辐照体对于入射能量为E的中子的(n，γ)反应截面(barn，10^-24cm²)，Φ(E)dE表示辐照腔内能量为E至E+dE的中子注量率(cm^{- 2}s^-1)，λ表示光中子辐照生成的活性核衰变常数(1/s)，t_irr表示辐照时长(s)，t_cool表示光中子辐照结束到测井开始的时长(s)，ε_b表示活化核产生特定特征的伽马射线的强度(％)，其中，上述中子注量率可以理解为中子的强度值。

示例性地，若放射源制备设备中的电子加速器为9MeV(MeV为能量单位)且电子加速器的打靶功率为900W(瓦)，则放射源制备设备中的辐照腔内可以产生2.4×10⁹cm^-2s^-1的总中子注量率，如图3所示为光中子产生过程中光中子能量与中子注量率之间的变化关系曲线图，横坐标表示光中子能量，纵坐标表示中子注量率。其中，上述电子加速器可以为电子加速器中子源中的部件。

其中，随着时间的推移，辐射时长t_irr等于无穷大时，伽马放射源的射线强度值A等于N·ε_b·∫σ(E)Φ(E)dE，此时，伽马放射源的射线强度值A可以表示提供中子注量率Φ(E)的中子能制备的伽马放射源的伽马射线的强度的上限。

在实际应用中，以中子转换体为⁹Be(阈能1.67MeV)为例，若待制备的伽马放射源的半衰期在半小时到两天之间，在辐照过程中产生的不同射线能量、不同半衰期和对应射线强度值的伽马放射源的对应变化曲线图如图4所示。图4的横坐标表示伽马放射源的半衰期，纵坐标表示伽马放射源的射线能量值，图4中不同点表示的是不同射线能量、不同半衰期和对应射线强度值的伽马放射源，每个点的颜色不同，具体对应的射线强度值可以通过图4右侧的色标确定，其中，图4右侧色标可以理解为伽马放射源的射线强度值对应的色标，在本申请实施例中，是以log10(Nspb)表示伽马放射源的射线强度值。

如图5为图4的放大图，从图5可得，In、Na、Mn、Ga为log10(Nspb)值较高的对应工作核素，图4和图5中阴影区域内各个点表示的是制备预设的半衰期范围内的放射源的最佳工作核素，图4和图5是不同伽马放射源的不同射线能量、不同半衰期和对应射线强度值之间的对应变化点状图，且是以预设的半衰期范围为半小时至2天为例示意的。其中，图4和图5中同一条横线上的点对应同一伽马放射源的相同半衰期、不同能量和不同强度值的伽马射线。

本申请实施例中的技术方案，可以通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足第一伽马放射条件，得到伽马放射源；该方法可以制备出的伽马放射源不仅能够满足测井需求，还能够使得制备出的伽马放射源的射线的寿命固定且相对较短，在伽马放射源应用结束后，伽马放射源的放射性会在很短时间内降至安全范围内，极大降低了放射源失控所带来的风险，从而在一定程度上能够避免发生放射性事故，降低放射性事故的发生率；同时，该方法可以制备出放射性较小且能够满足测井需求的伽马放射源，从而能够在测井过程中降低对人体的辐射，提高人身安全性。

下面对光中子辐照所需的光中子的获取过程进行说明。在一实施例中，执行上述S200中的步骤之前，如图6所示，上述放射源制备方法还可以包括以下步骤：

S300、通过放射源制备设备的电子加速器对电子加速器产生的电子进行加速，得到目标电子能量值的电子。

具体地，放射源制备设备中的处理器可以控制放射源制备设备中的电子加速器工作，电子加速器工作后可以对其阴极产生的电子进行加速，在电子的能量值等于目标电子能量值时，控制电子加速器关闭，此时得到目标电子能量值的电子。

可选地，目标电子能量值可以是根据待制备的放射源测井时所需的射线能量值确定的。可选地，上述电子加速器工作时的速度可以控制，工作时的具体速度本申请实施例不做限定。这里需要说明的是，待制备的放射源不同，对应需要产生不同电子能量值的电子，在实际应用中，可以通过控制加速时长和加速的速度来控制产生不同电子能量值的电子。可选地，上述电子加速器可以为加速器射线源，也可以是强子加速器，对此本申请实施例不做限定。

S400、通过放射源制备设备的电子转换靶对电子进行转换，得到放射线。

具体地，处理器可以通过放射源制备设备的电子转换靶对电子进行转换，得到放射线。可选地，上述放射线可以为α射线或β射线等等，但是在申请实施例中，上述放射线为X射线。可选地，电子转换成放射线是一种瞬间转换过程，所以在实际应用中，不用控制转换时长。

S500、通过中子转换体对放射线进行转换，得到光中子。

基于上文步骤中获取到的放射线，处理器可以通过中子转换体对放射线进行转换，得到光中子。可选地，放射线转换成光中子是一种瞬间转换过程，所以在实际应用中也不用控制转换时长。

这里需要说明的是，只要上述获取到的电子的能量值等于目标电子能量值，对应地，最终产生的光中子就能够满足光中子辐照处理。

本申请实施例中的技术方案，可以通过放射源制备设备的电子加速器对电子加速器产生的电子进行加速，得到目标电子能量值的电子，通过放射源制备设备的电子转换靶对电子进行转换得到放射线，通过中子转换体对放射线进行转换，得到光中子；该方法可以获取制备不同放射源时在光中子辐照过程中所需的光中子，获取光中子的方法比较简单，并且不需要人工参与，可以减少对人体的辐射，提高人身安全性。

在一些场景中，根据应用所需放射源的射线强度值的要求，需要制备不同种类的放射源，下面以待制备的放射源为混合放射源为例，通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源的过程进行说明。

在一实施例中，若放射源为混合放射源，预设条件包括第二伽马放射条件；上述S200中的步骤，可以包括：通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足第二伽马放射条件，得到伽马放射源，并将伽马放射源与中子转换体结合，得到制备完成的混合放射源；伽马放射源的射线强度值满足预设的射线强度条件。

这里需要说明的是，该步骤中的中子转换体与上述步骤中的中子转换体可以相同，也可以不同，为了实现该步骤中的使得中子转换体产生中子放射源，只要中子转换体中的目标工作核素满足特定含量要求的中子转换体均可。在本申请实施例中，上述混合放射源可以包括伽马放射源和中子放射源。

其中，处理器可以通过目标核素辐照体得到制备完成的伽马放射源，并控制伽马放射源放置在中子转换体周围一定距离范围内，使得伽马放射源释放的伽马射线照射中子转换体产生中子放射源，从而得到混合放射源，这里的核反应可以为(γ，n)反应。这里需要说明的是，在伽马放射源释放伽马射线的环境中产生中子放射源后，实际上就是产生了混合放射源。

在本申请实施例中，制备混合放射源的伽马放射源的射线强度值需要满足预设的射线强度条件，在此基础上，伽马放射源释放的伽马射线才能照射中子转换体产生中子放射源。可选地，预设的射线强度条件可以包括特定射线强度值，该特定射线强度值可以是根据历史经验值确定的，还可以是根据混合放射源的制备需求确定的。也就是，在制备伽马放射源的过程中，需要使得目标核素辐照体满足第二伽马放射条件，该第二伽马放射条件为目标核素辐照体的射线强度值等于特定射线强度值。

其中，由于测井所需的目标放射源(即混合放射源和伽马放射源)为不同的放射源，且在制备混合放射源时需要用到的伽马放射源可以理解为中间产物，并且目标产物，因此，制备测井所需的混合放射源时用到的伽马放射源对应的特定射线强度值，与直接制备测井所需的伽马放射源时对应的目标射线强度值是不同的。

另一实施例中，若放射源为中子放射源，则在制备完成混合放射源后，上述方法还包括：对伽马放射源释放的伽马射线进行屏蔽，从混合放射源中得到中子放射源。

这里需要说明的是，若测井所需的放射源为中子放射源时，在制备完混合放射源后，可以从混合放射源中分离出纯净的中子放射源，具体地，处理器可以控制机械装置在伽马放射源的外部添加γ屏蔽体(如铋或铅等等)，以对中子转换体内的伽马放射源释放的伽马射线进行屏蔽，得到混合放射源中比较纯净的中子放射源。

其中，若放射源为混合放射源或中子放射源，则产生混合放射源时采用的伽马放射源的射线能量值大于中子转换体产生核反应的反应阈能。

在本申请实施例中，由于混合放射源或中子放射源是基于伽马放射源制备得到的，若要制备满足测井应用需求的中子放射源时，可以先制备射线能量值大于中子转换体产生核反应的反应阈能的伽马放射源，这样才能保证伽马放射源产生的伽马射线激发中子转换体中工作核素核反应。

可选地，中子转换体中的目标工作核素可以为重水(工作核素为²H)或铍(工作核素为⁹Be)。在制备中子放射源的过程中，以铟为目标核素辐照体，且经过9MeV/900W的电子加速器产生的光中子，对铟进行光中子辐照(也就是将铟插入铍或者重水)后，获取产额大于10⁷n/s的中子放射源，此时产生的中子放射源可以具备工程应用价值。如图7为一种将铟插入铍的位置关系示意图。

在实际应用中，通过伽马放射源γ的伽马射线激发中子转换体(包含工作核素²H或⁹Be)发生核反应产生中子放射源n。其中，对应核反应的表达公式如式(2)，即：

其中，E_γ表示伽马射线能量，p表示发生核反应产生的质子，2α表示发生核反应产生的两个α粒子，另外，上述2.223MeV和1.67MeV均表示发生核反应的反应阈能。

本申请实施例中的技术方案，可以通过目标核素辐照体得到制备完成的伽马放射源；通过伽马放射源对中子转换体进行辐照，直至中子转换体满足混合放射条件，得到混合放射源；该方法可以制备出的混合放射源不仅能够满足测井需求，还能够使得制备出的混合放射源的射线的寿命固定且比较短，在混合放射源应用结束后，混合放射源的放射性会在很短时间内消失，降至安全范围内，极大降低了放射源失控所带来的风险，从而在一定程度上能够避免发生放射性事故，降低放射性事故的发生率，并且能够提高人身安全性。

在实际应用中，制备测井所需的放射源不同时，不同放射源在测井时的应用需求也可能不同，基于此，需要选取不同的原材料来制备满足测井应用需求的不同放射源，下面对获取制备放射源的原材料的过程进行说明。在一实施例中，测井的应用需求包括测井时长和测井所需放射源的射线能量值；上述S100中根据测井的应用需求获取目标核素辐照体的过程，可以包括：从预设的辐照体材料库中选取至少一种满足测井时长和测井所需放射源的能量值的工作核素，得到目标核素辐照体。

具体地，上述测井时长可以是预估得到的数据，在本申请实施例中，测井时长可以近似等于制备完成的放射源的半衰期。可选地，辐照体材料库中可以包括多个不同的工作核素的标识信息、各工作核素对应产生的放射源的标识信息、各工作核素对应产生放射源的半衰期、各工作核素对应产生放射源的射线能量值以及这些信息之间的对应关系。

这里需要说明的是，一旦目标核素辐照体中的工作核素确定后，制备出的对应放射源产生的射线能量值和半衰期就是固定的，只是辐照时长不同，对应产生的放射源的射线强度值不同。其中，放射源的射线能量值与测井设备的响应范围匹配，测井所需的放射源不同，对应放射源的半衰期和射线能量值也不同。可选地，测井设备的响应范围可以理解为测井范围；放射源的射线能量值与测井设备的响应范围匹配可以理解为伽马放射源产生的射线能量值能够探测测井范围内的测量指标。

其中，可以根据待制备的放射源的类型确定待制备的放射源的标识信息。在本申请实施例中，处理器可以根据待制备的放射源的标识信息从预设的辐照体材料库中选取至少一种满足测井时长和测井所需放射源的射线能量值的工作核素，得到目标核素辐照体。

同时，在本申请实施例中，制备放射源的目标核素辐照体中各工作核素应该具备满足井下严苛工况所要求的强度和硬度等指标，以避免在高温高压环境中，放射源失效的情况。其中，工作核素开始是无放射性。

如图8所示为从辐照体材料库中选取的目标核素辐照体放入辐照腔后，然后通过放射源制备设备制备伽马放射源以及将伽马放射源下井的处理过程示意图；如图9所示为从辐照体材料库中选取的目标核素辐照体放入辐照腔后，然后通过放射源制备设备制备混合放射源以及将伽马放射源下井的处理过程示意图。

这里需要说明的是，为了降低放射源对人体的辐射剂量，在制备完成伽马放射源后，可以将中子转换体和伽马放射源通过机械装置同时下井，然后在井下通过伽马放射源产生的伽马射线激发中子转换体中的目标工作核素发生核反应产生中子放射源，图9示出的就是该种方式制备中子放射源和下井的处理过程。

本申请实施例中的技术方案，可以从预设的辐照体材料库中选取至少一种满足测井时长和测井所需放射源的射线能量值的工作核素，得到目标核素辐照体；该方法可以根据待制备的不同放射源选取适当的工作核素，从而使得该方法可以灵活选取不同的工作核素，从而制备出测井所需的不同种类的放射源，使得放射源制备方法的通用性更强，并且使得放射源制备方法的应用场景更丰富。

一种实施例中，本申请还提供一种放射源制备方法，该方法包括以下过程：

(1)根据测井时长和测井所需放射源的射线能量值，从预设的辐照体材料库中选取至少一种满足测井时长和测井所需放射源的射线能量值的工作核素，得到目标核素辐照体；目标核素辐照体包括至少一种工作核素。

(2)通过放射源制备设备的电子加速器对电子加速器产生的电子进行加速，得到目标电子能量值的电子。

(3)通过放射源制备设备的电子转换靶对电子进行转换，得到放射线。

(4)通过中子转换体对放射线进行转换，得到光中子。

(5)通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

其中，上述(5)中的步骤可以根据待制备的不同放射源选取不同的方式实现：

第一种，若放射源为伽马放射源，预设条件包括伽马放射条件，上述(5)中的步骤可以包括：

(51)通过光中子的射线与目标核素辐照体内的原子核进行核反应，直至目标核素辐照体的射线强度值等于目标射线强度值为止，停止核反应，得到制备完成的伽马放射源；中子转换体为通过反应阈能小于预设阈能阈值的工作核素得到。

第二种，若放射源为混合放射源，预设条件包括第二伽马放射条件，上述(5)中的步骤可以包括：

(52)通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足第二伽马放射条件，得到伽马放射源；

(53)将伽马放射源与中子转换体结合，得到制备完成的混合放射源；伽马放射源的射线强度值满足预设的射线强度条件。

第三种，若放射源为中子放射源，则在上述第二种方法的基础上，上述(5)中的步骤还可以包括：

(54)对伽马放射源释放的伽马射线进行屏蔽，从混合放射源中得到中子放射源。

以上(1)至(5)中的执行过程具体可以参见上述实施例的描述，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

本申请实施例还提供一种放射源制备设备，该放射源制备设备包括处理器、电子加速器、电子转换靶和辐照腔，处理器用于通过电子加速器、电子转换靶和辐照腔，实现上述放射源制备方法中任一实施例中的步骤。

其中，如图1所示的放射源制备设备，该放射源制备设备还可以包括辐射屏蔽体，用于屏蔽在制备放射源的过程中电子转换靶、中子转换体和辐照腔内产生的射线，且图1中的辐照腔内示出了一个工作核素。同时，在辐照腔内的光中子辐照结束后，可以将中子慢化体移出。

在另一实施例中，放射源制备设备包括重带电粒子加速器和辐照腔，处理器用于通过重带电粒子加速器和辐照腔，实现上述放射源制备方法中任一实施例中的步骤。可选地，重带电粒子加速器可以为重带电粒子加速器中子源中的部件，该重带电粒子加速器中子源可以为氘氘(DD)中子源或氘氚(DT)中子源。

其中，重带电粒子加速器可以产生特定能量的氘核，然后特定能量的氘核与重带电粒子加速器内的氘或氚发生核反应产生中子，这里的中子与上述实施例中的光中子的功能相同，只是不同生产环境中对应的名称不同。这里需要说明的是，上述核反应可以为DD反应或DT反应，上述氘和氚均指的是部件。

本申请实施例提供的放射源制备设备，可以实现上述任一实施例提供的放射源制备方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的放射源制备方法的放射源制备装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个放射源制备装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于放射源制备方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图10所示，提供了一种放射源制备装置，包括：辐照体获取模块11和光中子辐照模块12，其中：

辐照体获取模块11，用于根据测井的应用需求获取目标核素辐照体；目标核素辐照体包括至少一种工作核素；

光中子辐照模块12，用于通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

本实施例提供的放射源制备装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

在其中一个实施例中，若放射源为伽马放射源，预设条件包括第一伽马放射条件；光中子辐照模块12包括第一辐照单元，其中，

第一辐照单元，用于通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足第一伽马放射条件，得到伽马放射源；中子转换体为通过反应阈能小于预设阈能阈值的工作核素得到。

本实施例提供的放射源制备装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

在其中一个实施例中，第一伽马放射条件包括目标射线强度值；第一辐照单元具体用于：

通过光中子的射线与目标核素辐照体内的原子核进行核反应，直至目标核素辐照体的射线强度值等于目标射线强度值为止，停止核反应，得到制备完成的伽马放射源。

本实施例提供的放射源制备装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

在其中一个实施例中，放射源制备装置还包括光中子获取模块，该光中子获取模块具体用于：

通过放射源制备设备的电子加速器对电子加速器产生的电子进行加速，得到目标电子能量值的电子；

通过放射源制备设备的电子转换靶对电子进行转换，得到放射线；

通过中子转换体对放射线进行转换，得到光中子。

本实施例提供的放射源制备装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

在其中一个实施例中，若放射源为混合放射源，预设条件包括第二伽马放射条件；光中子辐照模块12包括第二辐照单元，其中，

第二辐照单元，用于通过中子转换体产生光中子，对辐射腔内的目标核素辐照体进行辐照，直至目标核素辐照体满足第二伽马放射条件，得到伽马放射源，并将伽马放射源与中子转换体结合，得到制备完成的混合放射源；伽马放射源的射线强度值满足预设的射线强度条件。

本实施例提供的放射源制备装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

在其中一个实施例中，测井的应用需求包括测井时长和测井所需放射源的射线能量值；辐照体获取模块11具体用于：

从预设的辐照体材料库中选取至少一种满足测井时长和测井所需放射源的射线能量值，得到目标核素辐照体。

本实施例提供的放射源制备装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

关于放射源制备装置的具体限定可以参见上文中对于放射源制备方法的限定，在此不再赘述。上述放射源制备装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备内部结构图可以如图11所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储预设的辐照体材料库。该计算机设备的网络接口用于与外部的终点通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种放射源制备方法。

本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

根据测井的应用需求获取目标核素辐照体；目标核素辐照体包括至少一种工作核素；

通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据测井的应用需求获取目标核素辐照体；目标核素辐照体包括至少一种工作核素；

通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据测井的应用需求获取目标核素辐照体；目标核素辐照体包括至少一种工作核素；

通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种放射源制备方法，其特征在于，所述方法包括：

根据测井的应用需求，获取目标核素辐照体；所述目标核素辐照体包括至少一种工作核素；

通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的所述目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至所述目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述放射源为伽马放射源，所述预设条件包括第一伽马放射条件；所述通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的所述目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至所述目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源，包括：

通过中子转换体产生光中子，对所述辐射腔内的所述目标核素辐照体进行辐照，直至所述目标核素辐照体满足所述第一伽马放射条件，得到所述伽马放射源。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一伽马放射条件包括目标射线强度值；所述通过中子转换体产生光中子，对所述辐射腔内的所述目标核素辐照体进行辐照，直至所述目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源，包括：

通过所述光中子的射线与所述目标核素辐照体内的原子核进行核反应，直至所述目标核素辐照体的射线强度值等于所述目标射线强度值为止，停止所述核反应，得到制备完成的伽马放射源。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述中子转换体为通过反应阈能小于预设阈能阈值的目标工作核素得到。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述放射源制备设备的电子加速器对所述电子加速器产生的电子进行加速，得到目标电子能量值的电子；

通过所述放射源制备设备的电子转换靶对所述电子进行转换，得到放射线；

通过中子转换体对所述放射线进行转换，得到所述光中子。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括第二伽马放射条件；若所述放射源为混合放射源，所述通过对放置于放射源制备设备的辐射腔内的所述目标核素辐照体，进行光中子辐照，直至所述目标核素辐照体满足预设条件，得到制备完成的放射源，包括：

通过中子转换体产生光中子，对所述辐射腔内的所述目标核素辐照体进行辐照，直至所述目标核素辐照体满足所述第二伽马放射条件，得到所述伽马放射源；

将所述伽马放射源与所述中子转换体结合，得到制备完成的所述混合放射源；所述伽马放射源的射线强度值满足预设的射线强度条件。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，若所述放射源为中子放射源，则在制备完成混合放射源后，所述方法还包括：

对所述伽马放射源释放的伽马射线进行屏蔽，从所述混合放射源中得到所述中子放射源。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若所述放射源为所述混合放射源或中子放射源，则产生所述混合放射源时采用的所述伽马放射源的射线能量值大于所述中子转换体产生核反应的反应阈能。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述测井的应用需求包括测井时长和测井所需放射源的射线能量值；

所述根据测井的应用需求，获取目标核素辐照体，包括：

从预设的辐照体材料库中选取至少一种满足所述测井时长和所述测井所需放射源的射线能量值的工作核素，得到所述目标核素辐照体。

10.一种放射源制备设备，其特征在于，所述设备包括：处理器、电子加速器、电子转换靶和辐照腔，所述处理器用于通过所述电子加速器、所述电子转换靶和所述辐照腔，实现上述权利要求1-8中任一项所述的方法的步骤。

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