[發明專利]雙探測器分段γ掃描測量裝置及其掃描方法

有效

• 申請號: 201010597029.4
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN102135625A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 王德忠;劉誠;錢楠;白云飛;顧衛國
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01T1/167
• 分類號: G01T1/167
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種核輻射測量技術領域的裝置及方法，具體是一種基于等效半徑修正的雙探測器分段γ掃描測量裝置及其掃描方法。

背景技術

核事業的迅速發展和核材料的大量使用將會產生大量的中低放射性廢物，根據國家相關規定，對這些廢物進行中間暫存、運輸、最終處置前均必須對其活度進行測量。由于核廢物的特殊性而使其核素的測量較為困難。目前，較為理想的測量技術是無損檢測技術，其中γ掃描技術是使用最廣泛的核電廠桶裝廢物檢測方法之一。γ射線掃描測量技術通過分析放射性廢物桶中不同種類同位素的特征γ射線，確定放射性元素的種類及活度。γ射線掃描測量技術在二十世紀七十年代發展起來，經歷了分段γ掃描技術和層析γ掃描技術兩個階段。層析γ掃描技術雖然測量精度高于分段γ掃描技術，但是測量過程復雜，測量時間過長，未得到廣泛應用。

經過對現有技術的檢索發現，傳統的分段γ掃描技術將廢物桶垂直分為多層，假設各層內填充物質與放射性核素均勻分布。測量時，廢物桶勻速旋轉，以減少桶內放射性核素分布的不均勻度。在測得每一層的計數率后，分別計算出各層的探測效率和自吸收校正因子，從而計算出該層的放射性核素量，通過求和得到整個被測物的放射性核素總量。

但是該現有技術基于各層內填充物質與放射性核素都均勻分布的假設，對每層進行一次掃描測量，而實際中廢物桶通常不滿足上述假設，因此會帶來較大誤差，其中徑向的放射性核素活度不均勻分布帶來的誤差最為嚴重。本發明提供了一種基于等效半徑修正的雙探測器分段γ掃描測量裝置，通過兩個相同的探測器在不同位置對每層進行掃描測量，確定桶內放射源所在等效半徑位置，從而進一步修正核素活度計算時的探測效率。由于考慮了每層中放射源不均勻的因素，同傳統分段γ掃描技術相比，在基本不改變探測復雜度的情況下，大大提高了測量的準確度。并且，同層析γ掃描技術相比，該方法的測量精度雖然略低，但大大降低了測量過程的復雜度，更能滿足對核電廠對中低放廢物測量的實際要求。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種基于等效半徑修正的雙探測器分段γ掃描測量裝置及其掃描方法，通過廢物桶的勻速旋轉減少桶內物質不均勻度的影響，將兩個相同的高純鍺探測器置于不同水平位置對勻速旋轉的廢物桶進行分層測量，可通過分析得到每層放射性核素的徑向等效半徑，根據該半徑的探測效率準確計算該層的放射性核素活度。由于排除了放射性核素均勻分布的假設，更符合實際廢物桶的特點，因此大大提高了傳統分段γ掃描技術的測量準確度。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種基于等效半徑修正的雙探測器分段γ掃描測量裝置，包括：旋轉臺、探測器平臺組件、透射源平臺組件、平臺升降驅動組件、兩個相同的具有準直器的高純鍺探測器、透射源及其屏蔽部件和分析模塊，其中：被測廢物桶置于旋轉臺上，兩個相同的具有準直器的高純鍺探測器置于探測器平臺上，透射源及其屏蔽部件置于透射源平臺上，探測器平臺和透射源平臺分別置于旋轉臺的兩側，高純鍺探測器內置的晶體與γ射線相互作用產生電信號并與分析模塊相連并輸出γ射線能譜以獲得全能峰計數率，通過控制系統與平臺升降驅動組件實現探測器與透射源的同步升降以及水平高度的準確定位。

所述的旋轉臺包括：第一減速電機、旋轉臺主軸、旋轉臺軸套、旋轉臺平板、旋轉臺聯軸器和旋轉臺支腳，其中：第一減速電機通過旋轉臺聯軸器與旋轉臺主軸聯接，旋轉臺主軸與旋轉臺平板連接，通過第一減速電機帶動旋轉臺平板轉動并驅動被測廢物桶轉動。

所述的探測器平臺組件包括：探測器平臺、第一導軌和第一支架，其中：第一導軌安裝于第一支架上并為探測器平臺的升降提供導向作用。

所述的透射源平臺組件包括：透射源平臺、第二導軌和第二支架，其中：第二導軌安裝于第二支架上并為透射源平臺的升降提供導向作用。

所述的平臺升降驅動組件包括：第二電機、第一轉向器、第二轉向器、第三轉向器、第一渦輪絲桿升降機和第二渦輪絲桿升降機，其中：第二電機與第一轉向器相連，第二轉向器和第三轉向器同時與第一轉向器相連，第二轉向器與第一渦輪絲桿升降機相連，第三轉向器與第二渦輪絲桿升降機相連，通過第二電機和第一、二、三轉向器帶動第一、二渦輪絲桿升降機運動，從而使分別位于第一、二渦輪絲桿升降機上的探測器平臺和透射源平臺同步升降。

本裝置通過以下步驟實現基于等效半徑修正的雙探測器分段γ掃描，包括以下步驟：

第一步、調整第一高純鍺探測器及其準直器、透射源及其屏蔽部件在升降平臺上的具體位置，使第一探測器軸線對準廢物桶中心并通過透射源準直孔；