[發明專利]一種用于反應堆內中子能譜實時測量的裝置

有效

• 申請號: 201710068801.5
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN108398710B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 陳寶維;朱慶福;周琦;李健;楊中建;白召樂;謝偉民;程昊;楊楠
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;周敏毅

1.一種用于反應堆內中子能譜實時測量的裝置，其特征在于，所述的裝置包括多個光纖探頭、與光纖探頭數量對應的光纖、電路模塊及計算機數據處理系統，

每個所述的光纖探頭包括光纖末端及涂覆在光纖末端的探測材料，用于產生閃爍光；

每條所述的光纖一端連接每個所述的光纖探頭，另一端連接所述的電路模塊，用于傳輸所述的光纖探頭產生的所述的閃爍光；

所述的電路模塊用于將每個所述的光纖探頭產生的所述的閃爍光的信號轉換并放大為所述的計算機數據處理系統可以處理的數字信號；

所述的計算機數據處理系統用于接收來自所述的電路模塊的數字信號數據進行處理，并通過中子解譜方法給出每個所述的光纖探頭所在位置處的中子譜，所述的探測材料由中子轉換體以及閃爍體材料組成；

每個光纖探頭包括石英光纖末端及涂覆在石英光纖末端的探測材料，用于產生閃爍光，5個光纖探頭上涂覆的探測材料分別為：

①摩爾比為1:1的⁶LiF+ZnS:Ag；

②摩爾比為1:1的²³²ThO₂+ZnS:Ag；

③摩爾比為1:1的²³⁸UO₂+ZnS:Ag；

④摩爾比為1:1的⁹Be+ZnS:Ag；

⑤塑料閃爍體；

其中Ag的質量百分含量在0.001％-0.01％之間；

中子解譜方法為中子少道解譜方法，所述的中子少道解譜方法為SAND-II解譜方法，設在所探測的中子場下，五個探頭的計數結果按下式描述：

式中，等號左邊為1列5行的矩陣，可用C表示，矩陣中元素c_i表示第i個探頭的計數，共5個計數，等號右邊的第一部分為探頭響應矩陣R，矩陣中的r_ij元素表示第j個能量箱內的單位中子能夠在第i個探頭上引起的計數；第二部分為代表中子通量的n行單列矩陣Φ，矩陣的Φ_j元素表示第j個能量箱內的中子數，求解中子譜，即是在已知C與R的條件下，求解Φ，由于探頭計數m通常遠小于中子譜的能量箱個數n，僅在上述已知條件下，Φ有無窮多組解，這時需要引入其他約束條件，以得到Φ的最優解，

設Φ^[k]為表示中子通量的第k個迭代矩陣，其中第j個能量區的通量為Φ_j^[k]，設：

C^[k]＝R·Φ^[k]??(2)

C^[k]定義每個探測器的計數率修正系數為：

f_i^[k]＝c_i/c_i^[k]??(3)

定義計數率加權函數w_i,j^[k]為：

按下式計算加權計數修正項a_j^[k]：

由此得到下一個迭代通量譜Φ[k+1]，Φ[k+1]中的元素φ_j^[k+1]由下式計算：

φ_j^[k+1]＝φ_j^[k]exp(a_j^[k])??(6)

同時計算方差：

當相近2次迭代的V值差小于給定的精度時停止計算，設迭代了l次，此時得近似解：

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述的電路模塊包括相互連接的信號轉換與放大單元及模數轉換單元，

所述的信號轉換與放大單元將所述的光纖探頭傳輸來的光信號轉換為模擬電信號并進行放大；

所述的模數轉換單元用于將放大的模擬電信號轉換為數字信號，以便輸入所述的計算機數據處理系統進行處理。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于：所述的信號轉換與放大單元包括光電倍增管或半導體光電探測器件。