一种用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，包括硼钢管的传动系统和测量系统，硼钢管在所述传动系统上水平移动，所述测量系统包括相对应的中子源和中子探测器以及γ源和γ探测器；在硼钢管水平移动的过程中，中子源和γ源从硼钢管的内部穿过，中子探测器和γ探测器位于硼钢管的外部；γ探测器探测穿过硼钢管壁的γ射线，通过γ射线强度的衰减来测量硼钢管的厚度，中子探测器探测穿过硼钢管壁的热中子，通过热中子穿过硼钢管壁时的中子吸收率来测量硼元素在硼钢中的含量。本实用新型专利技术可以对硼钢管六个面的厚度和硼含量进行同步测量，不仅可以得到六个面的中子吸收率，还可以得到硼钢的厚度信息，为乏燃料密集贮存的临界安全提供了前提保障。

A kind of equipment for testing boron steel tube in spent fuel storage shelf

The utility model relates to a spent fuel storage rack boron pipe testing equipment, including boron steel pipe transmission system and measurement system, the level of boron steel pipe transmission system on the mobile, the measurement system includes a corresponding neutron source and neutron detector and gamma gamma source and detector; in the process of the level of boron steel moving in, the neutron source and the gamma source through the internal boron steel tube, external neutron detectors and detectors in boron steel; gamma gamma ray detector through the steel tube wall, the gamma ray intensity attenuation measurement of boron steel tube thickness, neutron detector through thermal neutron boron steel pipe wall, the content of the through the thermal neutron neutron absorption boron steel pipe wall to measure boron in boron steel. The utility model can carry out synchronous measurement of boron steel six surface thickness and boron content, not only can get six of the neutron absorption rate, but also can get steel thickness information, provides the premise and guarantee for the critical safety of spent fuel storage intensive.

【技术实现步骤摘要】
一种用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备
本技术涉及硼钢的检测技术，具体涉及一种用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备。
技术介绍
20世纪70年代初，德国西门子公司开始研制乏燃料贮存高密度贮存架，并选用硼钢作为中子吸收材料，并对硼钢的中子吸收性能、冶金性能、力学性能、抗中子辐照性能、抗腐蚀性能开展了研究。国外对屏蔽用中子吸收材料硼含量以及硼均匀性检测进行了多方面的研究。他们主要用的方法分为两种：中子反射法和中子透射法。中子反射法是利用探测器测量背散射的热中子通过样品时的衰减情况来测量硼含量。该方法既可以实现对薄样品(厚度小于2cm)的测量，也可以实现对厚样品(厚度大于5cm)中硼含量的测量。但是此类方法仅限于对板状或条状的含硼中子吸收材料的硼含量检测。中子透射法的探测原理与热中子照相原理类似，是根据热中子穿过含硼中子吸收材料后注量的衰减来测量硼含量。目前此类检测设备只能检测硼含量，对硼钢管的厚度无法实现同时检测。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，以实现对硼钢管多个面的厚度和硼含量进行同步测量。本技术的技术方案如下：一种用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，包括硼钢管的传动系统和测量系统，硼钢管在所述传动系统上水平移动，所述测量系统包括相对应的中子源和中子探测器以及γ源和γ探测器；在硼钢管水平移动的过程中，中子源和γ源从硼钢管的内部穿过，中子探测器和γ探测器位于硼钢管的外部；γ探测器探测穿过硼钢管壁的γ射线，通过γ射线强度的衰减来测量硼钢管的厚度，中子探测器探测穿过硼钢管壁的热中子，通过热中子穿过硼钢管壁时的中子吸收率来测量硼元素在硼钢中的含量。进一步，如上所述的用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其中，所述的传动系统包括分别位于测量系统两侧的移动平台，在每个移动平台上设有若干个传动滚轮，传动滚轮之间通过皮带连接并由电机带动旋转，硼钢管位于传动滚轮之上，并随着传动滚轮的转动水平移动。更进一步，通过控制系统控制硼钢管的移动方向和移动速度，并在移动平台前后端设置限位器来感应硼钢管移动的位置。进一步，如上所述的用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其中，所述的测量系统包括水平设置的悬空支臂，在悬空支臂上设置中子源和慢化体，以及γ源和屏蔽体，相对应的中子探测器和γ探测器设置在悬空支臂外侧的支架上，在硼钢管水平移动的过程中，所述悬空支臂从硼钢管的内部穿过，所述支架位于硼钢管的外部。更进一步，所述的中子源为252Cf中子源，中子探测器为BF3中子计数器；所述的γ源为133Baγ放射源，γ探测器为Nal(TI)探测器。进一步，如上所述的用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其中，所述的硼钢管为六角形，具有六个测量面，每个测量面对应设置一个中子探测器以及γ探测器。进一步，如上所述的用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其中，所述中子探测器探测到穿过硼钢管的热中子形成的脉冲信号，脉冲信号经过前级放大器和主放大器后经信号甄别和A/D转换发送给数据获取终端，对信号数据进行处理。进一步，如上所述的用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其中，所述γ探测器探测到穿过硼钢管的γ射线形成的信号，经过前级放大器和主放大器后经信号甄别发送给数据获取终端，对信号数据进行处理。本技术的有益效果如下：本技术所提供的用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备可以同时对硼钢管的中子吸收率以及管壁厚度进行检测，不同于化学分析和光谱分析方法的有损检测，该设备对硼钢管中硼含量的检测属于无损检测；与中子照相技术相比，该检测设备可以实时地对硼钢管全方位进行中子吸收率检测，可以实现对六个面的硼含量的同步检测。本技术加入了测厚系统，可以对硼钢管六个面的厚度和硼含量进行同步测量，不仅可以得到六个面的中子吸收率，还可以得到硼钢的厚度信息，为乏燃料密集贮存的临界安全提供了前提保障。附图说明图1为用于乏燃料贮存格架硼钢管检测设备的结构示意图；图2为本技术测量硼钢管厚度部分的原理示意图；图3为本技术测量硼含量部分的原理示意图；图4为本技术测量硼钢管厚度部分的数据获取示意图；图5为本技术测量硼含量部分的数据获取示意图；图6为本技术信号处理流程图；图7为具体实施例中硼钢管厚度测量曲线；图8为具体实施例中硼钢管中子吸收率测量曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。以下实施例是针对六角形硼钢管硼含量和厚度进行检测的设备，但本技术并不仅限于对六角形硼钢管的检测。考虑到待测样品的尺寸比较大，而且因为是钢材质，质量也会比较重，所以检测系统对硼钢管进行检测时要有移动平台来将硼钢管进行传动。而硼钢管为六角形，要做到对六个面的同步测量，需要有六套测厚系统和硼含量测量系统。本技术设计的检测设备由硼钢厚度测量系统，硼含量测量系统，传动系统以及控制分析记录系统四部分组成。总体的设计结构如图1所示。设备中间是硼钢管的测量系统部分，包括相对应的中子源4和中子探测器5以及γ源6和γ探测器7，两边是硼钢管移动平台1，硼钢管2在移动平台1上水平移动，中子源4及相应的慢化体，γ源及相应的屏蔽体由悬空支臂3放在测量平台部分，中子探测器5和γ探测器7设置在悬空支臂外侧的支架8上，在硼钢管水平移动的过程中，所述悬空支臂3从硼钢管2的内部穿过，所述支架8位于硼钢管2的外部。在测量时，硼钢管从左侧移动平台以一定的速度穿过测量系统，移动到右侧移动平台，即可实现对硼钢管六个面的厚度和硼含量的同时测量。(1)硼钢厚度测量系统对硼钢测厚的原理是通过测量γ射线强度的衰减来测量硼钢管的厚度。考虑到硼钢管为六角形，一次测量要对六个面的厚度同时进行测定，所以需要六套独立的厚度测量系统。每个面的厚度测量系统的组成包括公用的133Baγ放射源，γ探测器以及数据获取部分。测厚系统的γ源6、硼钢管2和γ探测器7的位置关系如图2所示。探测器获得的信号经过前放、主放以及信号甄别采集后发送给数据获取终端对信号数据的进一步处理，从而得到硼钢管每个面的厚度信息。数据获取流程图如图4所示。(2)硼含量测量系统10B对热中子有很高的吸收截面，通过测量热中子穿过硼钢时的中子吸收率就可以推得10B元素在硼钢中的含量。已知待测样品为六角形的硼钢管，所以与测厚系统类似，要实现对硼钢管六个面硼含量的同时测量，需要六套独立的硼含量测量系统。每套系统包括公用的中子源及慢化体、探测器和数据获取部分。测硼含量时中子源4、慢化体9、硼钢管2和中子探测器5的位置关系如图3所示。从252Cf中子源放出的中子经过慢化体慢化后被硼钢管吸收，中子探测器探测到穿过硼钢管的中子形成脉冲信号，脉冲信号经过前级放大器和主放大器后经过信号甄别和A/D转换后发送给数据获取终端，对数据进一步处理，从而得到每个面的硼含量信息。此过程如图5所示。(3)传动系统传动系统包括两个独立的移动平台、电动机、变频器、前后端限位器以及控制系统组成。如前所述，待测的硼钢管长为4.3米，所以每个移动平台的长度为4.5米。每个平台上有9个传动滚轮，作为硼钢管的传动支撑，互相用皮带连接。整个过程的传动由一个电动机驱动，电动机的传动速度由变频器控制。钢管开始和结束的位置由限位器感应。测量系统包括测厚系统和测硼含量系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其特征在于：包括硼钢管的传动系统和测量系统，硼钢管(2)在所述传动系统上水平移动，所述测量系统包括相对应的中子源(4)和中子探测器(5)以及Y源(6)和Y探测器(7)；在硼钢管水平移动的过程中，中子源(4)和Y源(6)从硼钢管(2)的内部穿过，中子探测器(5)和Y探测器(7)位于硼钢管(2)的外部；Y探测器探测穿过硼钢管壁的Y射线，通过Y射线强度的衰减来测量硼钢管的厚度，中子探测器探测穿过硼钢管壁的热中子，通过热中子穿过硼钢管壁时的中子吸收率来测量硼元素在硼钢中的含量。

【技术特征摘要】
1.一种用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其特征在于：包括硼钢管的传动系统和测量系统，硼钢管(2)在所述传动系统上水平移动，所述测量系统包括相对应的中子源(4)和中子探测器(5)以及Y源(6)和Y探测器(7)；在硼钢管水平移动的过程中，中子源(4)和Y源(6)从硼钢管(2)的内部穿过，中子探测器(5)和Y探测器(7)位于硼钢管(2)的外部；Y探测器探测穿过硼钢管壁的Y射线，通过Y射线强度的衰减来测量硼钢管的厚度，中子探测器探测穿过硼钢管壁的热中子，通过热中子穿过硼钢管壁时的中子吸收率来测量硼元素在硼钢中的含量。2.如权利要求1所述的用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其特征在于：所述的传动系统包括分别位于测量系统两侧的移动平台(1)，在每个移动平台上设有若干个传动滚轮，传动滚轮之间通过皮带连接并由电机带动旋转，硼钢管(2)位于传动滚轮之上，并随着传动滚轮的转动水平移动。3.如权利要求2所述的用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其特征在于：通过控制系统控制硼钢管的移动方向和移动速度，并在移动平台前后端设置限位器来感应硼钢管移动的位置。4.如权利要求1所述的用于乏燃料贮存格架硼钢管检测的设备，其特征在于：所述的测量系统包括水平设置的悬空支臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯龙，刘世龙，杨毅，罗皇达，张凯，于伟翔，鲍杰，王朝辉，王琦，李康宁，游曲波，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11