[發明專利]一種用于燃料棒豐度檢測的γ探頭及探頭系統

有效

• 申請號: 201710018928.6
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106596496B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 楊通高;唐臻宇;鄧話;鄧昌義;宋磊;蔣躍武
• 申請（專利權）人: 中核建中核燃料元件有限公司;成都太微電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 劉童笛;張偉

本發明涉及測量領域，特別是一種用于燃料棒豐度檢測的γ探頭及探頭系統。γ探頭包括閃爍體、光電倍增管、前置放大模塊，峰值保持模塊、A/D轉換模塊、可編程邏輯門陣列、嵌入式控制器和高壓電源；所述閃爍體為具有中心開孔的環狀結構，燃料棒從中心開孔穿過；所述光電倍增管、前置放大模塊、峰值保持模塊和A/D轉換模塊依次連接；所述峰值保持模塊和所述A/D轉換模塊均與所述可編程邏輯門陣列信號連接；所述可編程邏輯門陣列與所述嵌入式控制器信號連接，實現多道分析；所述嵌入式控制器，用于通信控制和高壓電源管理。γ探頭系統，包括至少兩個所述γ探頭沿燃料棒軸向方向堆疊，各個γ探頭中心開孔沿燃料棒軸向對齊。

技術領域

本發明涉及測量領域，特別是一種用于燃料棒豐度檢測的γ探頭及探頭系統。

背景技術

核燃料棒是核燃料組件的關鍵部分，燃料棒中芯塊的235U同位素豐度檢測是確保燃料棒在反應堆中安全可靠運行的非常重要的質量控制環節。豐度檢測的目的是避免燃料棒在反應堆運行過程中由于235U富集度位置上的不均勻性產生的熱點可能引起的燃料棒破裂。采用252Cf中子活化分析方法檢測235U的豐度設備造價昂貴，252Cf半衰期較短，需要定期更換中子源，更換中子源的過程中，新中子源的運輸和舊中子源的處理需要花費大量的人力和物力。

利用γ射線進行燃料棒豐度檢測相比252Cf中子活化分析方法造價更低，使用更為安全。

發明內容

本發明的目的在于克服252Cf中子活化分析方法檢測235U的豐度存在的設備造價高和使用成本高的問題，提供一種用于燃料棒豐度檢測的γ探頭以及基于所述γ探頭的探頭系統。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種用于燃料棒豐度檢測的γ探頭，包括閃爍體和檢測電路，所述閃爍體為具有中心開孔的環狀結構，燃料棒從中心開孔穿過；

所述檢測電路接收所述閃爍體發出的熒光信號，將熒光信號轉化為電脈沖信號，對電脈沖信號按幅度計數。

進一步地，所述檢測電路包括光電倍增管、前置放大模塊，峰值保持模塊、A/D轉換模塊、可編程邏輯門陣列、嵌入式控制器和高壓電源；

所述光電倍增管用于接收閃爍體熒光信號，將所述熒光信號轉化為電脈沖信號；

所述光電倍增管、前置放大模塊、峰值保持模塊和A/D轉換模塊依次連接；

所述峰值保持模塊和所述A/D轉換模塊均與所述可編程邏輯門陣列信號連接；

所述可編程邏輯門陣列與所述嵌入式控制器信號連接，實現多道分析；

所述嵌入式控制器，還與所述高壓電源連接，所述高壓電源連接所述光電倍增管，所述嵌入式控制器用于通信控制和高壓電源管理。

進一步地，所述閃爍體為BGO閃爍體，采用中心開孔方式，燃料棒從BGO閃爍體中心開孔穿孔，使得BGO閃爍體360°方向的γ光子都進入到BGO閃爍體中，提高了檢測精度。

進一步地，所述光電倍增管為耐溫200℃、耐壓1500V高溫高壓光電倍增管。所述光電倍增管用于將閃爍體的原子或分子受激產生的熒光信號轉化為電脈沖信號。

進一步地，所述前置放大模塊將所述光電倍增管輸出的脈沖信號放大到所述A/D轉換模塊的量程范圍。

進一步地，所述前置放大模塊包括I/V轉換模塊和放大模塊。

進一步地，所述放大模塊為三級放大。

進一步地，所述峰值保持模塊用于獲取并保持所述前置放大模塊的壓控電路輸出信號峰值，以便所述A/D轉換模塊有足夠時間將其轉換為數字信號。

進一步地，所述峰值保持模塊采用跨導型峰值保持器。