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第31卷第5期辐射防护Vol.31No.5
2011年9月RadiationProtectionSep.2011

基于BP神经网络的辐射源安全评估研究

冯亮亮，张辉，朱立，李君利

（清华大学工程物理系，粒子技术与辐射成像教育部重点实验室，
高能辐射成像国防重点学科实验室，北京100084）

摘要：基于人工神经网络及BP网络原理，建立了辐射源安全评估体系的数学模型。通过MATLAB仿真软
件对模型进行训练，逐步改善影响辐射源安全评估的各因素权值，使网络样本的实际输出与期望输出误
差和均方差达到最小。经仿真计算，BP网络评估方法具有较好的评价辨识精度。
关键词：BP网络；辐射源安全评估；MATLAB仿真
中图分类号：TL77文献标识码：A

1前言条例》[3]。
随着国民经济的迅猛发展，放射性同位素目前，在核电站、核反应堆等领域有关安全
和射线装置广泛应用在工业、农业、医疗、科研评估的研究较多，也较成熟，如核电厂概率安全
及教学等众多领域，据2005年的数据统计，我评价（PSA）技术研究等，在核技术领域对各类
国有放射源约14万枚，其中废源约4万枚，在社放射源和含源装置的安全评估较少，在国内领
会上现有放射源约10万多枚，其中闲置源约3域仍属空白。因此，加强辐射源安全评估研究具
万枚[1]。放射性同位素和核技术的广泛应用，为有重要的意义。
人类带来了巨大利益，同时因为技术本身或某辐射源安全评估体系是一个复杂的系统，
些人为的因素影响，也会发生危及人类生命财涉及辐射源自身性质、防护设施、规章制度、工
产安全的放射性事故。特别是因为某些人为、作人员素质、使用及贮存环境等诸多方面，凭经
管理或技术等因素，容易造成人员伤亡或环境验或专家打分对辐射源进行评估存在一定的局
污染等事故（事件），带来一定的经济损失并造限性和盲目性。本文运用BP神经网络的方法对
成不良的社会影响。如2009年河南杞县利民辐辐射源安全进行评估，用量化的数值给出辐射
照厂卡源事件，影响了辐照行业的健康发展，源的安全系数。
引起公众恐慌，并影响到当地社会的稳定。
我国各类辐射源数目巨大，需要引起特别2BP神经网络原理
重视。9·11恐怖事件以后，国际社会在加强核安人工神经网络（简称神经网络，Neural
全方面达成共识，国际原子能机构（IAEA）在Network）是模拟人脑思维方式的数学模型。神
2004年制定了《放射源安全和保安行为准则》[2]。经网络是在现代生物学研究人脑组织成果的基
我国在2005年8月31日国务院第104次常务会础上提出的，用来模拟人类大脑神经网络的结
议通过《放射性同位素与射线装置安全和防护构和行为，它从微观结构和功能上对人脑进行

收稿日期：2010-05-19
基金项目：国家科技支撑计划“放射源监管与处置若干关键技术研究”（项目编号2007BAK32B00）。
作者简介：冯亮亮（1986—），男，2009年毕业于南开大学自动化专业，现为清华大学辐射防护与环境保护专业硕
士研究生。E-mail：[e-mail]
冯亮亮等：基于BP神经网络的辐射源安全评估研究··265

抽象和简化，是模拟人类智能的一条重要途（1）初始化。选定一个结构合理的网络，置
径，反映了人脑功能的若干基本特征，如并行所有可调参数（权和阈值）为均匀分布的较小
信息处理、学习、联想、模式分类、记忆等[4]。一数值。（2）向前计算。对l层的j单元，当激活函数
个多层神经网络模型的拓扑结构如图1所示l
。为Sigmoid函数时，有y（n）=1，其
j（l）
1+exp[-νjn]
中：（l）为第个神经元的输入信号，（l）为该
νjnjyjn
神经元的输出信号。（3）确定误差函数。定义输
出端总的平方误差的瞬时值为E（n），样本总数
N
为，则平方误差的均值为=1（），其
NEAVΣEn
Nn=1
中：为学习的目标函数，学习的目的是使
图1多层前向BP网络EAVEAV

Fig.1MultilayerforwardBPnetwork达到最小；EAV是网络所有权值和阈值以及输入
信号的函数。（4）反向计算及权值修正。权值修
BP神经网络是由输入层、中间隐含层、输正计算为：
出层3层神经元组成。每层由若干神经元组成。(l)（+1）=(l)（）+（）＝(l)（）+(l)（）(l-1（)）
wjinwjin△wjinwjinηδjnyjn
不同层次的神经元之间形成全互连接，每个层(l)
式中，△w（n）为权值w的修正量；δ为局部梯
次内的神经元之间没有直接连接。jijij
BP神经网络通过反向传播学习算法来修度。当n=n+1时，重新输入新的样本（或新一周
期样本）直到达到预定要求评估时，各指标
正权值。网络中有两种信号（图2所示）流通：EAV