[發明專利]一種閃爍體面陣列伽馬射線廢物桶掃描設備及其使用方法

有效

• 申請號: 202010158326.2
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111736200B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 王德忠;顧衛國;楊檜;周文濤;張新煜;馬元巍;唐新海;王江瑋
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01T1/20
• 分類號: G01T1/20;G01T1/16;G01T1/178
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公布了一種閃爍體面陣列伽馬射線廢物桶掃描設備及其使用方法，涉及桶裝核廢物測量及分析技術領域；包括閃爍體面陣列探測裝置、廢物桶旋轉臺、透射源；閃爍體面陣列探測裝置包括探測裝置底座、鉛板，鉛板上開設有若干行鉛板準直孔陣列，每行鉛板準直孔陣列包括若干鉛板準直孔；鉛板準直孔遠離廢物桶旋轉臺的一端分別設置有閃爍探測器；透射源通過鉛板準直孔發射到每個探測器上；位移組件包括導軌、絲杠，探測裝置底座開設有螺紋孔；螺紋孔的中軸線、導軌、絲杠所在直線與鉛板所在平面的夾角大于0°小于90°；便于提高射線利用率和采集效率，縮短時間；增加數據的不相關性，提高系數矩陣的秩；有效減少射線太強帶來的死時間問題。

技術領域

本發明涉及桶裝核廢物測量及分析技術領域，尤其涉及一種閃爍體面陣列伽馬射線廢物桶掃描設備及其使用方法。

背景技術

一個百萬千瓦級的核電機組每年會產生約50至100立方米的低中水平放射性廢物。依據《放射性廢物管理規定GB14500-2002》等國家標準要求，放射性廢物在處置前必須對廢物桶內核素及其活度進行檢測，為放射性廢物的暫存、運輸和最終處置提供科學依據。

但是由于放射性廢物體積大，廢物介質與核素分布可能不均勻，因此采用傳統的取樣化學分析法必然會帶來很大的誤差，且誤差大小難以認為控制。因此一般采用無損檢測技術，其中包括SGS(分段伽馬掃描技術)和TGS(層析伽馬掃描技術)。SGS由于認為放射性核素在廢物桶內均勻分布，重建后的活度與真實值相比誤差非常大。而TGS可以通過探測器從各個不同方向和位置對廢物桶進行測量，從而得到桶內填充物質及放射性核素的三維分布，大大提高了測量精度。

TGS采用計算機斷層成像原理，將廢物桶在垂直的方向上分為若干段層，在每一層又劃分為若干體素，通過透射測量得到每個體素的線衰減系數，再通過發射測量得到廢物桶內核素活度的分布。為了實現這一目的，傳統的TGS利用單個HPG探測器，廢物桶步進轉動，探測器對其進行不同角度的測量；將探測器在水平面上偏心平動，繼續進行廢物桶的旋轉測量；沿廢物桶高度方向升降探測器，重復上述測量過程。《層析γ掃描(TGS)重建技術的研究》張全虎中提出的層析伽馬掃描技術方案中使用到高純鍺探測器賴于國外進口、價格昂貴、維修維護成本高，且使用過程中需要冷卻到70K，由于冷卻裝置造成整體體積較大，且其使用平動和轉動結合的掃描方式，時間過長。由此可見，傳統的TGS掃描測量過程繁瑣，測量時間太長，無法廣泛應用。

公告號為110361770A的中國發明專利提出了一種扇形陣列探測器層析γ掃描核廢物桶檢測裝置及檢測方法，能夠提高層析γ掃描檢測速度和精度，減少工作量；該掃描檢測裝置包括透射源升降裝置、核廢物桶旋轉平臺、陣列探測器升降裝置；該檢測方法包括S1、無桶時，打開透射源，獲取透射源各峰的透射峰面積；S2、安裝核廢物桶；打開透射源，獲取透射源各峰的透射峰面積；S3、關閉透射源，進行發射測量，獲取桶內自身放射性；S4、衰減系數校正及活度計算；S5、重復步驟，進行下一層測量；直到完成最高層測量。但是該專利采用二維扇形束測量方法，具有γ射線利用率低，采集效率低，層間分辨率低的問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的一是提供一種閃爍體面陣列伽馬射線廢物桶掃描石設備。

為實現本發明的上述發明目的一，本發明提供如下技術方案：一種閃爍體面陣列伽馬射線廢物桶掃描設備，包括閃爍體面陣列探測裝置、廢物桶旋轉臺、透射源；所述閃爍體面陣列探測裝置包括探測裝置底座，所述探測裝置底座上方設置有鉛板，所述鉛板上開設有若干行鉛板準直孔陣列，每行鉛板準直孔陣列包括若干鉛板準直孔；所述鉛板準直孔遠離廢物桶旋轉臺的一端分別設置有閃爍探測器；透射源通過鉛板準直孔發射到每個探測器上，透射源和探測器分別分布在廢物桶的兩側。

進一步的，所述閃爍體面陣列探測裝置下方設置有位移組件；位移組件用于控制閃爍體面陣列探測裝置、探測裝置底座移動。

進一步的，所述位移組件包括導軌、與導軌平行設置的絲杠，所述探測裝置底座開設有與絲杠相配合的螺紋孔。