[發明專利]一種含鈾液體中鈾含量的在線測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201710204562.1
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106990124A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 趙峰;廖志海;羅建東;王占明;張少鵬;喬洪波;安身平;龍紹軍
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G01N23/06
• 分類號: G01N23/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 王記明

技術領域

本發明涉及核燃料循環在線探測分析領域，具體涉及一種含鈾液體中鈾含量的在線測量裝置及測量方法。

背景技術

燃料元件研制、乏燃料后處理是核工業體系中非常重要的環節，是核燃料循環的核心工作。其中，鈾化工轉化是燃料微球研制的關鍵環節，為燃料元件制造提供芯體必備的燃料相，直接影響燃料元件研制的工程進度，也事關核材料的閉合衡算問題；乏燃料后處理是核工業體系的最后環節，直接決定了核工程的安全性。

在其工藝轉化過程中，大量含鈾管道中含鈾溶液鈾濃度值是研制和生產必須的數據，直接關系工藝的核臨界安全問題。傳統的方式是采取工藝點位取樣-實驗室分析的模式，均存在分析流程長、操作繁瑣、穩定性和精度不夠等不足和缺點，這在中試規模、甚至批量化生產中時不能滿足核安全監控的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含鈾液體中鈾含量的在線測量裝置及測量方法，解決現有技術中鈾管道中含鈾溶液鈾濃度測量存在的分析流程長、操作繁瑣、穩定性和精度不夠的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種含鈾液體中鈾含量的在線測量裝置，包括一個有機玻璃管道，被檢測的不銹鋼管道上開口處通過管道引流至有機玻璃管道的入口，有機玻璃管道的出口通過管道引流至被檢測的不銹鋼管道，在有機玻璃管道外側設置有一個屏蔽殼體，在屏蔽殼體內放置有⁵⁷Co放射源，還包括一個以有機玻璃管道軸線為對稱軸與⁵⁷Co放射源呈對稱設置的高純鍺γ探測器，高純鍺γ探測器通過數據線與多道γ能譜儀連接。本發明通過將待測量的不銹鋼管道內的流體通過引流管引出，并進入到有機玻璃管道，通過對有機玻璃管道進行放射性掃描測量的方式可以得到較為準確的測量數據，而且，基于現場測試的原理，測試數據的動作減少了多次反復取樣的繁瑣操作，流體從取樣到測量沒有經過向外的過程，因此測量的數據最能反映真實情況，可靠性高，避免了樣本中途污染的可能，而且在線測量裝置，以全自動電磁閥為切換方式，將工藝管道中被監測的液體引入測量旁路，避免對工藝運行管道的大面積、不安全改動，能夠滿足實現、在線測量的目的；有機玻璃管道的測量旁路設計，可有效降低不銹鋼管道對γ射線(122.06keV)的吸收，大大提高了探測器的計數率，使該系統響應更快、分析精度更高、測量時間更短；以旁路設計監測系統方式，可將被監測液體返回原有工藝管道，不導致放射性廢液的積存，無放射性廢物產生，裝置環保、安全，由于應用于核燃料分離、提純、化工、乏燃料后處理等領域中，避免送取樣-送樣模式的核臨界安全監測方式的不足，實現含鈾液體中鈾含量在線測量，確保監測的實時性、準確性。

所述高純鍺γ探測器設置在一個屏蔽體內，在屏蔽體內還設置有還包括一個準直器支撐架，準直器支撐架上安裝有用于高純鍺γ探測器的準直器。

在有機玻璃管道入口端的管道上還設置有一個入口電磁閥，在有機玻璃管道出口端的管道上還設置有一個出口電磁閥。通過設置入口電磁閥和出口電磁閥，可以使得測量時有機玻璃管道內的壓力穩定，避免波動造成的測量不準確。

一種含鈾液體中鈾含量的在線測量方法，包括以下步驟：

(a)建立模型：將待測的液體建立測量的模擬模型；

(b)在線監測：按照建立的模擬模型，將監測的數據與模型進行對比，并分析其數據。

本發明的另一個發明目的是提供一種含鈾液體中鈾含量的在線測量方法，其中建立模型(a)的目的是建立鈾濃度與γ射線計數率的關系，在線監測時，即可將探測器獲取的γ射線計數率轉化為被測量點位的鈾濃度值，該步驟是本方案的核心，是核探測這種間接測量的系統標定過程。在線監測(b)的目的是將所建立的模型利用于在線測量，實現化工轉化過程中，含鈾管道中鈾含量測量的目的，該步驟的核心是所建立的測量系統。

所述的步驟(a)建立模型包括以下步驟：

(a1)根據核臨界安全要求，在被檢測的不銹鋼管道中注入不含鈾的清水溶液，以全自動電磁閥為切換方式，打開入口電磁閥、關閉電磁閥，將被檢測的不銹鋼管道中流通、傳遞的含鈾液體引入至有機玻璃管道，作為待測量物；

(a2)利用被屏蔽殼體準直及屏蔽的⁵⁷Co放射源中占比達85.51％的γ射線作為穿透射線，穿過有機玻璃管道并經準直器支撐架支撐的準直器的準直后，γ射線被屏蔽體屏蔽的高純鍺γ探測器獲取，再經數據線將探測信號傳輸至多道γ能譜儀進行數據處理和分析，獲得鈾濃度為100mg/L下的γ射線計數率；