[發(fā)明專利]一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010549307.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111855702A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋兆龍
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00;G21G4/02
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張?zhí)煺?/td>

本發(fā)明公開了一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構(gòu)，包括中子管組件、電源組件、控制組件和通訊組件。所述中子管組件包括中子管、中子管套筒、中子慢化體和防護(hù)體；所述電源組件包括電源機箱、儲存器電源模塊、離子源電源模塊和加速極電源模塊；所述控制組件包括中子探測器、電源控制單元、中子管啟停模塊、中子產(chǎn)額控制模塊、中子管故障自動診斷及保護(hù)模塊。該機構(gòu)各組件集成為一體，應(yīng)用于可控中子源移動式煤炭成分快速檢測裝置中，自動控制中子發(fā)射，在非工作時段關(guān)斷中子管，便于裝置移動和放射源管理；通過自動調(diào)節(jié)儲存器電流和加速極電壓，穩(wěn)定中子產(chǎn)額，能提高煤炭成分檢測的精度和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構(gòu)，屬于中子發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域。具體地講，涉及的是一種對汽車和火車運輸煤炭的入廠煤成分快速檢測裝置所用的可控中子源機構(gòu)及控制方法。

背景技術(shù)

瞬發(fā)伽瑪射線中子活化分析(Prompt Gamma Neutron Activation Analysis,PGNAA)是對大宗煤炭進(jìn)行元素成分在線檢測的有效方法。國內(nèi)外的技術(shù)產(chǎn)品大都是跨帶式煤炭成分在線檢測設(shè)備，或是直接針對主輸送帶上原煤進(jìn)行檢測，或是針對機械采樣后的輔助皮帶上的原煤進(jìn)行檢測。對于大量由汽車或火車運輸進(jìn)廠的煤炭，仍然是由機械取樣機采樣和化驗室化驗，不能及時獲取煤質(zhì)數(shù)據(jù)，不能及時判斷進(jìn)廠煤炭是否符合入廠標(biāo)準(zhǔn)。

汽車和火車運輸煤炭到客戶工廠，雙方需要對煤炭元素成分和工業(yè)成分進(jìn)行快速判斷和確認(rèn)，現(xiàn)行的跨帶式煤炭成分在線檢測設(shè)備由于不能對汽車和火車車箱中的煤炭成分直接檢測，因而不能滿足客戶對入廠煤質(zhì)進(jìn)行快速準(zhǔn)確檢測的要求。

基于同位素放射源的煤炭成分在線檢測設(shè)備由于在非工作時間也不能關(guān)斷中子源，使設(shè)備使用、維護(hù)和管理不方便，制約了用戶使用的積極性。針對汽車和火車煤炭進(jìn)行檢測時，需要動態(tài)變換測量點，需要可移動式煤炭成分快速檢測裝置。相較于同位素中子源Cf²⁵²，電可控中子管具有中子產(chǎn)額可控、中子發(fā)生可以關(guān)斷等優(yōu)點，便于元素成分在線檢測裝備的安裝、移動和維護(hù)，具有突出優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：

本發(fā)明為移動式煤炭成分快速檢測裝置提供中子產(chǎn)額可控的中子源機構(gòu)，可以解決汽車或火車運輸?shù)娜霃S煤炭成分快速檢測問題，即在煤炭完成缷車之前，無需采樣，可以變換多個測量點對煤炭元素成分和工業(yè)成分指標(biāo)進(jìn)行快速檢測，以幫助用戶及時判斷煤炭質(zhì)量是否符合技術(shù)要求。

技術(shù)方案：

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開了一種用于煤炭成分分析的可控中子源機構(gòu)，包括中子管組件、電源組件、控制組件和通訊組件；所述中子管組件包括中子管、中子管套筒、中子慢化體和防護(hù)體；所述電源組件包括電源機箱、儲存器電源模塊、離子源電源模塊和加速極電源模塊；所述控制組件包括中子探測器、電源控制單元、中子管啟停模塊、中子產(chǎn)額控制模塊、中子管故障自動診斷及保護(hù)模塊；所述通訊組件內(nèi)含通訊模塊，支持網(wǎng)口通訊和無線通訊。

所述中子管組件、電源組件、控制組件和通訊組件集成為一體，應(yīng)用于可控中子源移動式煤炭成分快速檢測裝置中，可以方便地整體移動。

所述中子管為全密封的氘氚中子管，包括氘氚氣體儲存器、離子源、高壓加速電極和反應(yīng)靶。中子管平均中子能量為14MeV，中子產(chǎn)額可在1×10⁷～2×10⁸n/s范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)定。

所述電源組件向所述中子管供電，其儲存器電源模塊為可調(diào)式電流源，給儲存器內(nèi)部的加熱絲供電，控制氘氚氣體釋放量；其離子源電源模塊為可調(diào)式電壓源，給中子管內(nèi)的離子源極板供電，使氘氚氣體在1600V-2800V區(qū)間內(nèi)電離；其加速極電源模塊為可調(diào)式高壓電源，給中子管內(nèi)的加速電極供電，對離子源引出離子進(jìn)行加速，并與反應(yīng)靶上的物質(zhì)發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子，電壓調(diào)節(jié)范圍為0-130KV。