[發明專利]一種核部件多參數集成檢測系統

有效

• 申請號: 201210231196.6
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102735701A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 魏彪;馮鵬;任勇
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N23/05
• 分類號: G01N23/05;G01N23/22
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于核材料的探測技術領域，涉及同時獲取核部件內部未知核材料屬性及幾何結構信息的多參數處理技術。

背景技術

如何有效地對待測核部件進行檢測和分析，從而準確判斷其內部所含核材料的種類、濃度、幾何分布等信息，對于判斷核材料是軍用（核彈）或民用（核電站）至關重要。以美國橡樹嶺國家實驗室J.?T.?Mihalczo等人為代表的研究人員提出了NMIS（核材料識別系統），該系統雖能在一定條件下實現對核材料濃度、反應性等屬性的自動識別，但由于核查并非僅僅涉及技術層面，受政治因素的影響，核查現場通常極其復雜，干擾極多，且往往存在被檢方故意的欺詐行為。因此，在無法明確待測核部件內部具體分布的條件下，NMIS檢測結果的可信度將大打折扣。

基于此，設計一種既能夠觀測待測核部件內部具體分布、幾何結構信息，又能夠對核材料濃度、質量、反應性等屬性指標進行判斷的方法或技術，成為本發明關注的問題。

發明內容

本發明的目的在于通過主動式測量方法利用同一套設備實現對待測核部件內部核材料屬性（濃度、質量、反應性等）以及幾何結構（位置、大小、材質）等參數的同時測量。

本發明的目的通過以下手段實現：

一種核部件多參數集成檢測系統，它包括中子源、核部件幾何特征檢測模塊（GDM）、核部件屬性檢測模塊（ADM）以及PC機，其中GDM通過光纖與PC機相連，ADM通過PCI總線與PC機相連，由中子源發出的中子照射待測核部件上，待測核部件置于中子源與GDM和ADM之間。

所述核部件幾何特征檢測模塊（GDM）主要以成像的手段對待測核部件內部核材料的幾何尺寸、擺布位置、材質進行探測和分析。其包括中子轉換屏、平移反光系統、高速觀察通道、測量成像通道和測量控制系統；所述中子轉換屏設于中子源照射待測核部件后的出射中子路徑上，將中子轉換為光子信號。

所述平移反光系統設于中子轉換屏后，進行高速觀察通道與測量成像通道光路之間的切換。

所述高速觀察通道設于平移反光系統的一種狀態的出設光路上，對測量環境進行初步成像，觀察待測核部件的擺放位置是否滿足要求，各器件是否到位，以保證測量成像通道的正常工作。

所述測量成像通道設于平移反光系統的另一種狀態的出射光路上，進行二次成像獲得待測核部件內部結構的投影，并將該投影結果經由光纖傳輸至PC機實時顯示和處理分析。

所述測量控制系統由PC機控制，并連接平移反光系統，控制平移反光系統進行狀態切換。

所述核部件屬性檢測模塊（ADM）是則基于直射中子與誘發中子速度的不同，其到達中子探測器時間相應也不同的原理，采用隨機噪聲分析法，通過多路探測器對誘發中子信號進行高速采集和分析，從而得到反映待測核部件內部核材料關鍵屬性的濃度、質量、反應性等相關參數。其包括2路或4路誘發中子探測器、整形電路和高速數據采集卡，所述誘發中子探測器設于中子源照射待測核部件后的出射中子路徑上，探測由待測核部件內部的核材料所釋放的誘發中子信號，所述誘發中子探測器連接整形電路，使探測到的中子信號以電流的形式通過整形電路整形，表示為固定幅度和寬度的標準窄脈沖信號；整形電路連接高速數據采集卡，通過高速數據采集卡記錄誘發中子信號被探測的時刻，并將其轉換為一系列的0、1數據通過PCI總線送入PC機中，在PC機中通過分塊相關法對上述數據進行自相關、互相關函數運算以及FFT運算，得到自功率譜密度函數、互功率譜密度函數以及功率譜密度比等標簽，進而推算待測核部件內部核材料的濃度、質量、反應性等參數。

????本發明所謂主動式測量是指需要一個外部激勵源對待測部件施加激勵信號，進而對激勵后產生的物理現象或信號進行檢測，此處激勵源即為中子源。中子源采用D-T中子源，其釋放的中子屬于快中子，能量大于14MeV，中子通量大于1×10^7?nps。D-T中子源通過d+t????????????????????????????????????????????????n+α反應釋放出中子，每個中子伴隨一個α粒子。通過對α粒子的探測，確定源中子出射的時間，作為后續ADM中子信號探測的時間基點。

此發明的有益效果是：