[發明專利]分析溫度對經輻射燃料的影響的方法

在審

• 申請號: 201410386293.1
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104347127A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: L·洛朗;B·拉克魯瓦;J·努瓦羅;T·馬爾泰拉
• 申請（專利權）人: 原子能和能源替代品委員會
• 主分類號: G21C17/06
• 分類號: G21C17/06
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;周玉梅

技術領域

本發明涉及用于分析溫度對經輻射燃料的影響的方法并且本發明適用于分析放射性燃料的領域，更具體地適用于使用γ射線光譜分析放射性燃料。

背景技術

用在核電站中的燃料在被使用時隨時間變化。通常分析該變化，為了進行所述分析，除去燃料組分然后在裝配有封閉罩的實驗室中進行評估，所述封閉罩適合于例如使用厚鉛壁減少輻射暴露。這些封閉罩被稱為高活性室或熱室。

分析的燃料通常呈現經輻射燃料棒的形式。數年來已經開發了用于研究這些方面的工具和方法。

在熱室中進行的評估可能是破壞性的，因此在棒上需要物理介入。例如，棒因此可以被切成段從而進行這種評估。

替代性地，也可以進行被稱為非破壞性評估且縮寫為NDE的評估。在該情況下，棒的幾何形狀維持不變。貫穿說明書的剩余部分，可以通過測量由源自燃料裂變的同位素(例如被稱為U-235的鈾-235)發射的射線進行非破壞性評估。例如，γ射線光譜(其原理是通過測量所發射的γ射線(光子)的能量從而確定放射性元素)能夠無損傷地獲得直接與棒中包含的燃料相關的信息。

如果已知待研究的同位素的γ譜線，有可能測量每個感興趣的區域從而獲得測量步驟中的根據同位素的表面。由輻射產生并且在γ射線光譜中可見的裂變產物的分布直接提供燃料堆的特征，例如堆的開始和堆的結束，并且提供與輻射相關的信息。在本說明書中，表述“燃料堆”表示至少兩個丸粒的集合，所述至少兩個丸粒對齊并且前后設置。棒為由燃料堆、包含所述堆的覆層和兩個端部塞子形成的組件，每個塞子位于覆層的每個端部處。

用于壓水式反應器的棒(被稱為PWR棒)由包含多個燃料丸粒的圓柱形覆層形成，所述多個燃料丸粒沿縱向前后設置在所述覆層內。丸粒為圓柱形形狀并且具有約1厘米的長度。在丸粒的端部處，丸粒具有倒角和空腔(通常稱為“凹陷”)，其目的之一是允許丸粒吸收變形。

丸粒的特定幾何形狀造成丸粒端部處材料的減少。其結果是在這些區域的周圍裂變產物的γ射線計數率較低。該計數率的變化因此使得有可能彼此區分丸粒。

為了進行補充，這些定性光譜測量可以通過定量分析進行補充。因此，例如每個丸粒的銫-137(Cs-137)原子的數目的信息使得有可能確定每個丸粒的燃燒速度。

通常使用多通道分析儀用于分析γ光譜。這些分析儀具有由數個通道形成的柱狀圖作為輸出數據。一個柱狀圖通道j例如對應于一個能帶B_j。待測量的關于γ光子的量通過通道根據通道的能級進行分類。表示光譜的一組通道j構成柱狀圖。

測量的通道j的量對應于在給定時間內測量的項目的數目，也被稱為計數。對于每個通道，測量的計數相加，使得有可能確定與所述通道相關的值。

計數對應于表示待測量顆粒和所使用的傳感器(例如鍺晶體)之間的相互作用的測量。換言之，當通過傳感器檢測顆粒時，進行計數。柱狀圖通常用如下表示：沿著橫坐標軸的能級和縱坐標軸上的計數數目(在該情況下其給出“計數”)或每秒的計數數目(其則給出計數率)。

使用γ射線光譜進行的經輻射燃料棒的非破壞性NDE評估特別使得有可能定位分離兩個相鄰丸粒的區域，這些區域在說明書的剩余部分中被稱為丸粒間區域。然而，需要知道燃料丸粒在反應器中的周期過程中所經受的溫度背后的歷史從而使后輻射結果與這些歷史相連并且進一步理解反應器中發生的現象。獲得該知識的目的特別是改進這些燃料、丸粒和棒的制造方法，從而更好地控制反應器或甚至是管理事故。

目前，這些評估方法不允許特別地分析溫度對棒的影響，即不允許識別和量化已經加熱的棒的區域。

發明內容

本發明的目的之一是克服這些現有技術的不足并且對其進行改進。

為此目的，本發明的主題是用于分析溫度對至少一個核燃料棒(包含完全填充燃料的裝填區域和部分填充燃料的中間區域的棒)的影響。所述方法包括如下步驟：

-獲得至少兩個計數輪廓，第一個計數輪廓與非遷移同位素相關而第二個計數輪廓與遷移同位素相關，所述輪廓由沿著棒進行的針對這些同位素的光譜測量形成；

-通過使用第一計數輪廓定位中間區域；

-確定指標Ki_1，所述指標Ki_1表示位于中間區域i處的測量傾角在第一輪廓中的深度；

-確定指標Ki_2，所述指標Ki_2表示位于中間區域i處的測量傾角在第二輪廓中的深度；

-對于該中間區域i通過比較指標Ki_1和Ki_2從而確定指標Δi，指標Δi的值表示棒在燃燒時經受的加熱強度。