一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法技术

本发明专利技术属于放射性物质检测技术领域，涉及一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法。所述的核实测量方法是在空的UF6大罐内先后分别装入不同已知质量的UF6，分别用中子强度测量设备在UF6大罐外的适宜位置测量UF6大罐内产生的总中子强度，经线性回归获得铀质量与总中子强度的关系曲线，即获得刻度方程；用同样的中子强度测量设备在其中铀质量未知的同样的UF6大罐外的同样的适宜位置测量总中子强度，代入刻度方程得到铀质量未知的UF6大罐中的总铀质量。利用本发明专利技术的UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法，能够在现场快速、准确的进行UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量。

A Method for Verifying the Quality and Abundance of Uranium in UF6 Tank

The invention belongs to the technical field of radioactive substance detection, and relates to a method for verifying and measuring the quality and abundance of uranium in a UF6 tank. The verification measurement method is that the empty UF6 tank is filled with different known mass UF6 successively, and the total neutron intensity produced in the UF6 tank is measured by neutron intensity measuring equipment at the suitable position outside the UF6 tank. The relationship curve between the mass of uranium and the total neutron intensity is obtained by linear regression, i.e. the calibration equation is obtained. The same neutron intensity measuring equipment measures the total neutron intensity at the same suitable position outside the same UF6 tank with unknown uranium mass. The total uranium mass in the UF6 tank with unknown uranium mass is obtained by substituting the calibration equation. The method for verifying the quality and abundance of uranium in the UF6 tank can be used to quickly and accurately verify the quality and abundance of uranium in the UF6 tank on site.

【技术实现步骤摘要】
一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法
本专利技术属于放射性物质检测
，涉及一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法。
技术介绍
UF6是一种重要的核材料，它既可用于核能的和平利用，也可用于制造核武器和核爆炸装置，因而成为国际核保障监督、核军备控制及国家核材料管制的主要监控对象。核材料的核实测量技术是有效实施核保障监督、核材料管制的重要技术手段，目的是及时和准确地获知核材料的种类、数量、同位素组成/丰度等信息，从而实现对核材料的有效管控。UF6是核燃料循环中最为重要的核材料之一，是生产核燃料的关键材料。因此，研究UF6的核实测量技术对于加强核不扩散和核保障监督，有效实施国家核材料管制，确保核材料申报的完整性和正确性具有重要的现实意义和实际应用价值。绝大多数UF6均贮存于标准的钢制容器中，据报道全球约有10万个UF6大罐，每年处于运输中的UF6大罐就有两万多个(每个罐装两吨低浓UF6)。对这些大罐中的UF6进行核实显得尤为重要。公开资料显示，目前，国际原子能机构采用的针对钢制容器中UF6核材料的核实测量技术主要是以视察员对浓缩厂或元件制造厂的周期性视察为基础的。视察员在设施现场会随机抽取部分UF6罐进行测量以核实其中的UF6质量和丰度。典型的UF6测量技术是采用γ谱仪通过测定235U发射的185.7keV特征γ射线来确定235U丰度，UF6的质量则采用负荷称重的方法来确定。在一定条件下这些核实技术是有效的，但也有不足之处。首先，测定丰度时185.7keV能量γ射线穿透力弱，对于UF6贮存罐这种大体积对象来说，该方法只能测到最外层的对象信息(主要是最外层1-2mm材料，而实际UF6罐的直径达几十英寸)，所测到的UF6对象仅是整个罐中物料的一小部分(不足百分之一)，因此所测到的信息无法具有整体代表性(除非假设铀分布处处均匀、一致，没有隐藏替代)。尤其是对没有均质的UF6罐(如因工艺变化而导致的或由于违规的物料转移场景产生的)或者罐内有隐藏、欺骗行为来说，这种不足之处会带来问题(无法核实)。另一不足之处是UF6罐的壁厚差异会带来测量误差，需要进行壁厚吸收校正。虽然利用称重方法可以确定罐质量，但无法确认罐内是否为UF6，也无法对材料的种类进行核实。抽取样品进行分析检测虽然可以确认所有被测对象的性质，但工作量大，成本高，耗时长，同时会产生放射性废液的处理问题。因此，寻求建立能够在现场针对UF6大罐进行独立核实的新技术与设备具有重要的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法，以能够在现场快速、准确的进行UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量。为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法，所述的核实测量方法是：在空的UF6大罐内先后分别装入不同已知质量的UF6，分别用中子强度测量设备在UF6大罐外的适宜位置测量UF6大罐内产生的总中子强度，经线性回归获得铀质量与总中子强度的关系曲线，即获得刻度方程；用同样的中子强度测量设备在其中铀质量未知的同样的UF6大罐外的同样的适宜位置测量总中子强度，代入刻度方程得到铀质量未知的UF6大罐中的总铀质量；或者在空的UF6大罐内先后分别装入相同已知总质量铀、相同235U丰度但不同已知235U质量的UF6，分别用中子强度测量设备在UF6大罐外的适宜位置测量UF6大罐内产生的总中子强度，经线性回归获得235U质量与总中子强度的关系曲线，即获得刻度方程；用同样的中子强度测量设备在其中235U质量未知、总铀质量和235U丰度相同的同样的UF6大罐外的同样的适宜位置测量总中子强度，代入刻度方程得到235U质量未知的UF6大罐中的235U质量；或者在空的UF6大罐内先后分别装入相同已知总质量铀、相同235U质量但不同已知235U丰度的UF6，分别用中子强度测量设备在UF6大罐外的适宜位置测量UF6大罐内产生的总中子强度，经线性回归获得235U丰度与总中子强度的关系曲线，即获得刻度方程；用同样的中子强度测量设备在其中235U丰度未知、总铀质量和235U质量相同的同样的UF6大罐外的同样的适宜位置测量总中子强度，代入刻度方程得到235U丰度未知的UF6大罐中的235U丰度。本专利技术的原理如下：UF6大罐中的UF6会产生中子，UF6大罐中这些中子的漏出率均在80％以上，这些中子具有很强的穿透性。对于某一质量的UF6，其发射的总中子强度可由如下式(1)计算得到：T＝(c·f234+d·f238)m(1)式(1)中：T为总中子强度，单位为n/s；m为总铀质量，单位为g；f234为234U同位素的丰度值，即质量百分比值；f238为238U同位素的丰度值，即质量百分比值；c、d为系数。对于低浓铀来说，f238几乎为常数；同时，在浓缩工艺中，234U随235U浓缩而浓缩，对于同一浓缩工艺采用相同的供料所生产的UF6产品中的234U/235U比值是相同的。因此，式(1)可进一步表达为如下的式(2)：T＝(e+g·f235)m(2)式(2)中：T为总中子强度，单位为n/s；m为总铀质量，单位为g；f235为235U同位素的丰度值，即质量百分比值；e、g为系数。由式(2)可知，UF6中各铀同位素成分丰度相同的情况下，利用总中子强度可以得到总铀质量；反过来，如果已知总铀质量且234U/235U比值恒定，则可以利用总中子强度来得到铀丰度。且由式(2)可知，对于来自同一浓缩厂的UF6，如果所测UF6罐中235U丰度值均相同，则所测到的总中子强度与铀质量(235U质量)呈线性关系；如果所测UF6罐中铀质量均相同，则所测到的总中子强度与235U丰度、235U质量呈线性关系。在铀浓缩工艺中234U随235U浓缩而浓缩，对于同一浓缩工艺采用相同的供料所生产的UF6产品中的234U/235U比值是相同的。因此，对于同一浓缩厂的235U丰度相同的产品，可以利用测量到的总中子强度来间接得到罐中235U的质量和总铀质量；或者当同一型号UF6罐均为满装料的情况下(即总铀质量相同)，可利用事先得到的刻度曲线和总中子强度来得到235U的丰度和质量。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法，其中所述的适宜位置位于UF6大罐中心线位置。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法，其中所述的中子强度测量设备是以3He管为基础的热中子探测设备。本专利技术的有益效果在于，利用本专利技术的UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法，能够在现场快速、准确的进行UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量。本专利技术的方法仅需要事先刻度，然后对待测对象进行测量，获取到总中子强度，经刻度方程计算就可以得到UF6大罐中的总铀质量或235U丰度和质量。该方法利用中子的强穿透性，获取到了整个大罐内的UF6信息，可防止大罐内部隐藏和欺骗行为，100％的对大罐中的UF6进行整体核实，这对于国家核材料管制，国际和保障领域内有效防止UF6材料的非法转移、丢失和使用具有重要意义和实际应用价值。附图说明图1为具体实施方式中测定得到的235U丰度与总中子强度的关系曲线。图2为具体实施方式中测定得到的235U质量与总中子强度的关系曲线。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法，其特征在于，所述的核实测量方法是：在空的UF6大罐内先后分别装入不同已知质量的UF6，分别用中子强度测量设备在UF6大罐外的适宜位置测量UF6大罐内产生的总中子强度，经线性回归获得铀质量与总中子强度的关系曲线，即获得刻度方程；用同样的中子强度测量设备在其中铀质量未知的同样的UF6大罐外的同样的适宜位置测量总中子强度，代入刻度方程得到铀质量未知的UF6大罐中的总铀质量；或者在空的UF6大罐内先后分别装入相同已知总质量铀、相同235U丰度但不同已知235U质量的UF6，分别用中子强度测量设备在UF6大罐外的适宜位置测量UF6大罐内产生的总中子强度，经线性回归获得235U质量与总中子强度的关系曲线，即获得刻度方程；用同样的中子强度测量设备在其中235U质量未知、总铀质量和235U丰度相同的同样的UF6大罐外的同样的适宜位置测量总中子强度，代入刻度方程得到235U质量未知的UF6大罐中的235U质量；或者在空的UF6大罐内先后分别装入相同已知总质量铀、相同235U质量但不同已知235U丰度的UF6，分别用中子强度测量设备在UF6大罐外的适宜位置测量UF6大罐内产生的总中子强度，经线性回归获得235U丰度与总中子强度的关系曲线，即获得刻度方程；用同样的中子强度测量设备在其中235U丰度未知、总铀质量和235U质量相同的同样的UF6大罐外的同样的适宜位置测量总中子强度，代入刻度方程得到235U丰度未知的UF6大罐中的235U丰度。...

【技术特征摘要】
1.一种UF6大罐中铀质量和丰度的核实测量方法，其特征在于，所述的核实测量方法是：在空的UF6大罐内先后分别装入不同已知质量的UF6，分别用中子强度测量设备在UF6大罐外的适宜位置测量UF6大罐内产生的总中子强度，经线性回归获得铀质量与总中子强度的关系曲线，即获得刻度方程；用同样的中子强度测量设备在其中铀质量未知的同样的UF6大罐外的同样的适宜位置测量总中子强度，代入刻度方程得到铀质量未知的UF6大罐中的总铀质量；或者在空的UF6大罐内先后分别装入相同已知总质量铀、相同235U丰度但不同已知235U质量的UF6，分别用中子强度测量设备在UF6大罐外的适宜位置测量UF6大罐内产生的总中子强度，经线性回归获得235U质量与总中子强度的关系曲线，即获得刻度方程；用同样的中子强度测量设备在其中235U质量未知、总铀质量和235U丰度相同的同...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕学升，刘国荣，刘大鸣，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11