[發明專利]核反應堆回路水中放射性同位素含量的測量方法及裝置

在審

• 申請號: 201710085461.7
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106873021A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 肖剛
• 申請（專利權）人: 北京中智核安科技有限公司
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36;G01T1/167
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙)11594
• 代理人: 王沖

技術領域

本發明屬于放射性同位素測量領域，尤其涉及一種核反應堆回路水中放射性同位素含量的測量方法以及裝置。

背景技術

核反應堆回路水中放射性物質包括活化產物、燃料元件破損釋放的放射性物質和放射性裂變產物等，實時測量回路水中的放射性物質及其活度水平，對于掌握核反應堆的運行狀態、維護核反應堆的安全運行具有重要意義。

核反應堆回路水放射性活度測量一般采用取樣測量方法，即對回路水進行取樣，然后測量樣品的伽馬能譜，對伽馬能譜進行分析，獲得測量樣品中伽馬放射性核素的活度。取樣測量的局限在于測量周期長，不能實時掌握反應堆的運行狀態，耗費時間、耗費人力。

針對核反應堆回路水放射性物質活度取樣測量方法的局限，國內外開展了大量的核反應堆回路水放射性活度在線測量的研究工作。如美國ORTEC公司研制了Sentinel裝置。國內，北京智葳科技發展有限公司研制了核電站燃料棒破損監測系統(FDDS)。Sentinel和FDDS均是在核反應堆一回路水中放射性物質活度測量基礎上，通過放射性裂變產物分析，判斷燃料棒的破損狀態。無論是國外的還是國內的回路水放射性物質活度在線測量，都采用高純鍺探測器(或者其他伽馬能譜探測器)直接測量回路水(如測量回路水流經的化學取樣管道)的伽馬射線能量沉積譜，在此基礎上分析得到回路水中的放射性物質的含量。

中國船舶重工集團公司第七一九研究所，申請了如下發明專利：一種用于測量壓水堆燃料元件破損裂變核素的輻射探測器，該專利僅僅申報用于保護反應堆回路水放射性同位素監測的探測器，與具體方法沒有關系。其具體發明描述如下：一種用于測量壓水堆燃料元件破損裂變核素的輻射探測器，包括探測器筒體、溴化鑭閃爍體、光電倍增管、信號放大傳輸電路、電磁屏蔽體，其特征是：所述探測器筒體內側設有錫銅雙層散射吸收結構，其中銅層靠近閃爍體一側，錫層靠近筒體一側，所述信號放大傳輸電路采用電荷積分和射極跟隨電路對信號進行放大和輸出，輸出端增設RC濾波電路，所述電磁屏蔽體采用坡莫合金，電磁屏蔽體包裹光電倍增管。

現有核反應堆回路水放射性物質活度在線測量面臨的主要問題是，由于反應堆內輻照場形成的活化產物的活度非常高，在進行伽馬能譜測量時，由于活化產物的康普頓散射的貢獻，使得在線測量時得到的伽馬能譜在低能段的康普頓坪可能非常高，使得一些重要的裂變產物的活度的探測下限變得比較高(如Xe-133，其特征能量在82KeV)，降低了儀器的測量靈敏度。

發明內容

本發明的目的是：針對反應堆回路水中放射性同位素活度在線測量受到活化產物干擾的問題，克服現有技術的不足，提供一種核反應堆回路水中放射性同位素活度含量的在線實時測量方法和裝置。

本發明的技術方案是：

一種核反應堆回路水中放射性同位素含量的測量方法，包括：

步驟一：主探測器和反符合探測器同時對同一核反應堆回路水中放射性同位素進行探測；

步驟二：判斷光子計數；

若主探測器有信號，反符合探測器有信號，則不進行光子計數；

若主探測器無信號，反符合探測器有信號，則不進行光子計數；

若主探測器無信號，反符合探測器無信號，則不進行光子計數；

若主探測器有信號，反符合探測器無信號，則進行光子計數；

步驟三：將光子計數處理成反康普頓伽馬能譜；

步驟四：分析該伽馬能譜，可以得到核反應堆回路水中含有放射性同位素的種類，以及各種放射性同位素的含量。

進一步地，所述反符合探測器安置在可屏蔽環境伽馬射線的空間內。

一種核反應堆回路水中放射性同位素含量的測量裝置，包括：

計算機、多道分析器、反符合電路、制冷裝置、主探測器、反符合探測器、鉛屏蔽室、準直器、支承結構；

所述計算機，用于部署能譜分析軟件；

所述多道分析器，用于處理光子計數形成反康普頓伽瑪能譜；

所述反符合電路，用于實現反符合功能；

所述制冷裝置，用于保證主探測器、反符合探測器在低溫條件下穩定工作；

所述主探測器、反符合探測器，用于收集光子計數；

所述鉛屏蔽室、準直器，用于屏蔽環境伽瑪射線；

所述支承結構，用于安裝鉛屏蔽室；

進一步地，所述反符合探測器安置于鉛屏蔽室內；

進一步地，所述主探測器為高純鍺探測器。

進一步地，所述反符合探測器為閃爍探測器。

進一步地，所述制冷機為電制冷裝置。