[實(shí)用新型]脈沖中子煤炭元素含量及工業(yè)分析指標(biāo)在線分析裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220113884.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN202676634U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃向陽(yáng);谷德山;程道文;李仁剛;張國(guó)棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京龍?jiān)喘h(huán)保有限公司
• 主分類號(hào): G01N23/06
• 分類號(hào): G01N23/06
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種以脈沖D-T中子發(fā)生器為中子源，在線快速分析煤炭主要元素含量及工業(yè)分析指標(biāo)的裝置。

背景技術(shù)

用脈沖D-T中子發(fā)生器為中子源在線快速分析煤炭元素含量及工業(yè)分析指標(biāo)是核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。其原理用脈沖D-T中子發(fā)生器發(fā)射的快、熱中子輻照輸煤皮帶上的煤炭，煤炭中的原子核與這些中子發(fā)生非彈性散射和輻射俘獲反應(yīng)，并釋放出瞬發(fā)特征伽馬射線。特征伽馬射線的能量可以確定元素種類，特征伽馬射線的總計(jì)數(shù)可以計(jì)算元素含量，根據(jù)主要元素含量可以實(shí)時(shí)分析出煤炭的發(fā)熱量、全硫、灰分、揮發(fā)份、固定碳、水分等工業(yè)分析指標(biāo)。常用的幾何配置一般為反射式（D-T中子發(fā)生器和伽馬射線探測(cè)器位于輸煤皮帶的一側(cè)）和透射式（D-T中子發(fā)生器和伽馬射線探測(cè)器位于輸煤皮帶機(jī)的兩側(cè)）。由于在線分析的煤炭厚度較大，且不穩(wěn)定，一般采用反射式，即D-T中子發(fā)生器和伽馬射線探測(cè)器位于輸煤皮帶機(jī)的下方。此設(shè)計(jì)不僅能夠消除煤炭厚度的影響，還能提高伽馬射線的測(cè)量效率，提高測(cè)量精度。但此設(shè)計(jì)存在兩個(gè)主要問題：

1、D-T中子發(fā)生器和伽馬射線探測(cè)器位于輸煤皮帶機(jī)的一側(cè)，兩者之間的距離非常小，D-T中子發(fā)生器產(chǎn)生的中子能量為14.1?MeV，如果直接照射到伽馬射線探測(cè)器上，不僅對(duì)其損傷大，還與其內(nèi)部元素發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生伽馬射線，影響煤炭元素含量的測(cè)量精度。

2、BGO（鍺酸鉍）探測(cè)器是常用的伽馬射線探測(cè)器，其探測(cè)效率受溫度的影響非常大。在線檢測(cè)基本屬于室外檢測(cè)，BGO探測(cè)器的溫度很難控制。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種脈沖中子煤炭元素含量及工業(yè)分析指標(biāo)在線分析裝置，所要解決的技術(shù)問題是降低BGO探測(cè)器內(nèi)的快中子通量，并使BGO探測(cè)器的工作溫度穩(wěn)定在-4.5℃~-5.5℃之間。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：脈沖中子煤炭元素含量及工業(yè)分析指標(biāo)在線分析裝置，主要包括輻射防護(hù)體、輻射防護(hù)體內(nèi)的煤炭輸送通道和探測(cè)裝置，探測(cè)裝置位于煤炭輸送通道的下方；探測(cè)裝置包括中子探測(cè)器、脈沖D-T中子發(fā)生器及BGO探測(cè)器，其特征是脈沖D-T中子發(fā)生器與BGO探測(cè)器之間依次有鉛板a、聚乙烯板和鉛板b；BGO探測(cè)器置于BGO探測(cè)器恒溫控制系統(tǒng)內(nèi)。

一般地，本實(shí)用新型所述的BGO探測(cè)器恒溫控制系統(tǒng)包括杜瓦瓶、蒸汽壓力式制冷系統(tǒng)和溫度控制器；BGO探測(cè)器置于BGO探測(cè)器恒溫控制系統(tǒng)的杜瓦瓶?jī)?nèi)。

一種較佳的方案是，所述脈沖D-T中子發(fā)生器與BGO探測(cè)器之間的鉛板a、聚乙烯板和鉛板b的厚度分別為6cm、11cm和8cm。

所述的輻射防護(hù)體由內(nèi)向外依次包括鉛層、聚乙烯層、鎘層和鐵層。

所述煤炭輸送通道包括輸煤皮帶和支撐板。

本實(shí)用新型技術(shù)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和作用如下：

1.?輻射防護(hù)體主要由鉛層，聚乙烯層，鎘層以及鐵層組成，可以使本裝置周圍的輻射劑量滿足國(guó)家GB18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》的要求。鉛層既可以快速使中子能量從14.1?MeV降低到2?MeV左右，還可以屏蔽聚乙烯中的碳、氧特征伽馬射線，防止其進(jìn)入BGO探測(cè)器影響煤炭中碳、氧的測(cè)量精度。聚乙烯層能夠進(jìn)一步慢化、熱化中子，同時(shí)也能吸收部分熱中子，剩余的熱中子將被鎘層吸收。鐵層既可以保護(hù)裝置內(nèi)部的器件，還能夠屏蔽伽馬射線，減少裝置周圍的輻射劑量。

2.?BGO探測(cè)器放置BGO探測(cè)器恒溫控制系統(tǒng)內(nèi)，可以利用蒸汽壓力式制冷系統(tǒng)，杜瓦瓶和溫度控制器使其溫度穩(wěn)定在-4.5℃~-5.5℃之間。BGO探測(cè)器的溫度保持在此范圍內(nèi)，既可以提高BGO探測(cè)器的探測(cè)效率，還可以防止伽馬能譜峰位隨BGO探測(cè)器的溫度變化而發(fā)生漂移。

3．脈沖D-T中子發(fā)生器和BGO探測(cè)器之間依次放置的鉛板a，聚乙烯板和鉛板b，既可以降低BGO探測(cè)器內(nèi)的快中子通量，還能夠屏蔽聚乙烯板中的碳、氧特征伽馬射線，防止其進(jìn)入BGO探測(cè)器影響煤炭中碳、氧的測(cè)量精度。D-T中子發(fā)生器產(chǎn)生的中子能量為14.1MeV，如果直接照射到BGO探測(cè)器上，不僅對(duì)探測(cè)器的損傷大，還將與其內(nèi)部的氧發(fā)生非彈性散射反應(yīng)，釋放出特征伽馬射線，嚴(yán)重低影響了煤炭中的氧元素測(cè)量精度。鉛板a的厚度為6cm，可以使大部分中子的能量迅速降低到2?MeV，然后再用11cm厚的聚乙烯板以及8cm厚的鉛板b對(duì)這些中子進(jìn)一步慢化、吸收。和沒有鉛板a，聚乙烯板和鉛板b比，能夠到達(dá)BGO探測(cè)器的中子約為9.1%，能量高于6.4MeV（氧元素的非彈性散射反應(yīng)閾值）的中子低于0.8%。