The maximum likelihood expectation maximization (MLEM) algorithm has been introduced as a robust solution to address the challenges associated with the high condition number of response matrix encountered in the beta ray induced x-ray spectra (BIXS) technique, specifically for the quantitative reconstruction of tritium amount and depth profiles within plasma facing materials (PFMs) in a fusion reactor. Results suggest that the MLEM algorithm demonstrates rapid convergence properties in the reconstruction process. The reconstruction error for tritium amount in tungsten with typical tritium distributions can be as low as 0.1% after 105-iterations, and the maximum reconstruction error observed in the depth distribution for a single layer consistently remains below 10%. While the reconstruction error for each layer after including the tritium activity as weighted factor is consistently less than 0.5%. Consequently, utilizing MLEM and BIXS techniques, the quantitative determination of tritium within PFMs can be achieved non-destructively, and it is also independent of prior knowledge regarding the tritium amount within the materials. This approach holds significant promise for the assessment of tritium retention, diffusion behavior and the development of tritium removal strategies.
最尤期待値最大化(MLEM)アルゴリズムは、核融合炉におけるプラズマ対向材料(PFM)内のトリチウム量および深さ分布の定量再構成のために、ベータ線誘起X線スペクトル(BIXS)技術において遭遇する応答行列の高い条件数に関連する課題に対処するロバストな解法として導入された。結果は、MLEMアルゴリズムが再構成過程において急速な収束特性を示すことを示唆している。典型的なトリチウム分布を持つタングステン中のトリチウム量の再構成誤差は、105回の反復後には0.1%まで低減可能であり、単一層の深さ分布で観測される最大再構成誤差は一貫して10%未満に留まる。一方、トリチウム放射能を重み因子として含めた後の各層の再構成誤差は、一貫して0.5%未満である。したがって、MLEMおよびBIXS技術を利用することにより、PFM内のトリチウムの定量測定を非破壊的に達成でき、また、材料内のトリチウム量に関する事前知識にも依存しない。このアプローチは、トリチウムの保持および拡散挙動の評価、ならびにトリチウム除去戦略の開発に大きな可能性を秘めている。