[發明專利]一種鉆孔內核設施退役廢物放射性多參數探測系統與方法

有效

• 申請號: 202010029015.6
• 申請日: 2020-01-12
• 公開（公告）號: CN111175803B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 劉志毅;劉軍濤;錢湘萍
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01T1/167
• 分類號: G01T1/167;G01T1/20;G01T1/24
• 代理公司: 青島潤集專利代理事務所(普通合伙) 37327
• 代理人: 趙以芳

本發明公開了一種鉆孔內核設施退役廢物放射性多參數探測系統與方法，涉及核設施退役過程中的源項調查領域。系統包括計算機、前端機、陣列探測單元和連接單元，陣列探測單元包括位置靈敏閃爍體探測器單元、獨立半導體探測陣列單元、半導體探測器與位置敏感探測器混合探測單元，位置靈敏閃爍體探測器單元、獨立半導體探測陣列單元、半導體探測器與位置敏感探測器混合探測單元均包括通訊采集模塊，通訊采集模塊用于信號預放大、成形、采集、與前端機的通訊；靈敏閃爍體探測器單元還包括位置靈敏閃爍體探測器，獨立半導體探測陣列單元還包括半導體探測器陣列，半導體探測器與位置敏感探測器混合探測單元包括還包括位置靈敏閃爍體探測器和半導體探測器。

技術領域

本發明涉及核設施退役過程中的源項調查領域，具體涉及一種鉆孔內核設施退役廢物放射性多參數探測系統與方法。

背景技術

核設施退役是核科學技術高效安全利用中非常重要的一環。核設施和輻射設施從設計、建造、運行到退役是必然規律。

源項調查和監測是貫穿整個核設施退役過程的重要部分之一。它既是立項的基礎，又是實現高效、安全、低成本退役的保障，也更是竣工驗收的重要依據。核設施退役中源項的復雜度很高，其成本需要通過制定最優化的、科學的方案來實施達到節約成本的目標。大型核設施，如核電反應堆，主要是以大宗混凝土為屏蔽材料，在核設施運行過程中受到了不同程度的輻照，具有一定的放射性。在退役過程中，依據廢物最小化的宗旨，大宗混凝土作為主要的放射性廢物很大程度上影響著退役的技術方案與成本。因此，對大宗混凝土的精準源項調查具有重要的現實意義。然而，目前使用的方案是通過鉆孔獲取混凝土不同深度的樣品，送至場外實驗室進行測量與評估，缺點為成本高、周期長、非現場測量、勞動密集，缺乏實時性。

另外，用于現場的核設施退役過程中，首先需要對核設施中殘留放射性污染進行測量，實現要管理的放射性廢物量最小化。目前，核設施退役現場的廢物如混凝土等中的放射性核素種類與活度監測，主要使用高分辨率的HPGe探測器進行放射性活度測量與核素種類的識別。存在的主要問題是：測量得到的活度值是整個待測目標物(如混凝土)的綜合貢獻值。不能進行混凝土等大型屏蔽材料內部連續深度的放射性監測，有悖于放射性廢物量最小化原則。通常情況下，離堆芯(或是其它放射源)近的地方，混凝土被活化后的核素的放射性活度較大；而遠離堆芯(或是其它放射源)的混凝土活化后的核素放射性活度低，如果利用現有技術只測量一個綜合貢獻限制，不利于混凝土廢物的放射性活度水平的分類處理，使得要處理的放射性廢物量增大，從而顯著增加核設施退役成本。

發明內容

本發明的目的是針對上述不足，提出了一種通過對混凝土等大型核退役設施內部的連續深度放射性活度測量，為放射性廢物的分類處理提供指導的孔內核設施退役廢物放射性多參數探測系統與方法。

本發明具體采用如下技術方案：

一種鉆孔內核設施退役廢物放射性多參數探測系統，包括計算機、前端機、陣列探測單元和連接單元，陣列探測單元包括位置靈敏閃爍體探測器單元、獨立半導體探測陣列單元、半導體探測器與位置敏感探測器混合探測單元，位置靈敏閃爍體探測器單元、獨立半導體探測陣列單元、半導體探測器與位置敏感探測器混合探測單元均包括通訊采集模塊，通訊采集模塊用于信號預放大、成形、采集、與前端機的通訊；

位置靈敏閃爍體探測器單元還包括位置靈敏閃爍體探測器，位置靈敏閃爍體探測器通過測量伽馬射線計數評估鉆孔內的放射性活度；

獨立半導體探測陣列單元還包括半導體探測器陣列，半導體探測器通過測量伽馬射線能譜進行核素甄別、測量alpha、beta射線評估衰變過程中不釋放伽馬射線的核素；

半導體探測器與位置敏感探測器混合探測單元包括還包括位置靈敏閃爍體探測器和半導體探測器，位置靈敏閃爍體探測器通過測量伽馬射線計數評估鉆孔內的放射性活度，同時測量alpha、beta射線評估衰變過程中不釋放伽馬射線的核素。