一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，包括辐照区和检测区，所述辐照区和检测区通过冷却剂管连接，其特征在于，所述辐照区包括辐射源、以及采用管道围绕辐射源螺旋缠绕形成的对辐射源包围的机构，所述检测区包括γ能谱仪、以及采用管道围绕γ能谱仪探头螺旋缠绕形成的对γ能谱仪探头包围的机构。在实验室环境中模拟反应堆冷却剂受活化后引出，实现中子源强度、冷却剂种类和成分、冷却剂流量可控，测量一回路冷却剂中各放射性核素含量，对理论计算结果进行评估，并提供实验数据以修正理论计算模型，使源项估计更合理、准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核反应堆领域，具体涉及一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置。
技术介绍
在实际的反应堆中，反应堆核燃料本身的放射性最强，一回路冷却剂中的次之。反应堆核燃料本身的放射性源项的理论计算目前已能达到很好的计算精度，反应堆本身的屏蔽也普遍达到了较好的状态；而一回路冷却剂放射性源项的理论计算的不确定度很大，且一回路冷却剂分布范围甚广，是反应堆源项中的重要内容，也是屏蔽设计的重要基础。目前，国内反应堆一回路冷却剂多为轻水反应堆，尤其是国内核电厂，堆芯处的一回路冷却剂要经受大体积(10吨水)、高注量率(1014n/cm2/s量级)和宽能量范围(0～20MeV)中子照射，一回路冷却剂中的腐蚀产物(如钴、锰、铁等)、溶解物(如硼酸、氢氧化锂)及一回路冷却剂本身—水，都会受到强烈的中子辐照，生成大量放射性物质，这些放射性物质随后会流至反应堆厂房中的一回路各个大大小小的管道和设备，产生的剂量率从10-1～103mSv/h范围不等。而在源项与屏蔽的设计中，普遍采用理论计算的方法进行的计算，缺少实验验证和反馈工作，可能存在较大的误差。如果使用现实的反应堆及一回路冷却剂进行实验测定，则存在放射性中子源强度不可控、冷却剂流动不均匀、冷却剂成分不可控等若干不确定因素，且实验成本很高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在源项与屏蔽的设计中，若使用现实的反应堆及一回路冷却剂活化源项进行实验测定，存在放射性中子源强度不可控，以及冷却剂流动不均匀的问题，目的在于提供一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，在实验室环境中模拟反应堆冷却剂受到中子活化后引出，够控制冷却剂受辐照的区域，并使冷却剂的流动比水桶式设计更加均匀，进而测量一回路冷却剂中各放射性核素种类和含量，使源项估计更合理、准确。本专利技术通过下述技术方案实现：一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，包括辐照区和检测区，所述辐照区和检测区通过冷却剂管连接，其特征在于，所述辐照区包括辐射源、以及采用管道围绕辐射源螺旋缠绕形成的对辐射源包围的机构，所述检测区包括γ能谱仪、以及采用管道围绕γ能谱仪探头螺旋缠绕形成的对γ能谱仪探头包围的机构。首先，将冷却剂由冷却剂管导入采用管道围绕辐射源螺旋缠绕形成的对辐射源包围的机构内，受辐射源照射；然后，由冷却剂管引出辐照活化后的冷却剂至对γ能谱仪探头包围的机构；最后，通过γ能谱仪对冷却剂进行探测，依据γ能谱判断冷却剂中放射性核素的种类和含量。本专利技术采用的冷却剂螺旋管式设计能够很好地控制冷却剂受辐照的区域，能够使冷却剂的流动比水桶式设计更加均匀，流速可控。所述辐射源可依据实验验证需要选择目标辐射源种类(即中子源种类)。综上，从而很好的实现对中子源强度的控制、且使冷却剂在螺旋管道内流动更加均匀。在对理论计算结果的评估及修正理论计算模型更合理、准确。优选地，所述辐射源包括中子源，所述中子源包括同位素中子源、加速器中子源或实验堆中子源。本专利技术同位素中子源，如Am-Be中子源或Cf-252中子源；还可使用加速器中子源，甚至可引入实验堆中子源对流经缠绕辐射源的管道内的冷却剂进行辐照。优选地，所述辐射源还包括用于放置同位素中子源的孔洞结构。若辐射源采用同位素中子源时，可将同位素中子源放入孔洞结构内，所述孔洞结构被管道围绕且螺旋缠绕形成包围机构。所述孔洞内径一般为1～5cm，与目前同位素中子源的尺寸型号相匹配。优选地，所述管道是由可弯曲材料制成。本专利技术采用可弯曲材料制成管道(即对辐射源形成螺旋缠绕包围机构的管道以及对γ能谱仪探头形成缠绕包围机构的管道)，可弯曲材料包括如不锈钢复合管、薄壁铜管、薄壁塑料管等。螺旋管具备可弯的特性，可通过弯折螺旋管控制需要辐照区域的冷却剂体积、冷却剂与辐射源的距离及方位；同时，有利于通过改变围绕辐射源外的冷却剂管的螺旋缠绕形状，为多种中子源的使用留好接口，可使同一实验装置能使用不同种类的中子源对冷却剂进行辐照。优选地，所述采用管道围绕辐射源螺旋缠绕形成的对辐射源包围的机构为柱环式冷却剂螺旋管。通过采用管道围绕辐射源螺旋缠绕形成的对辐射源包围的机构最终成型为为柱环式结构，具有较广泛的应用范围，有利于辐射源对冷却剂的照射；在加速器或反应堆中子源时，还可采用圆饼式缠绕方式或其他方式，来更加有效地控制辐射源对冷却剂的照射。优选地，所述采用管道围绕γ能谱仪探头螺旋缠绕形成的对γ能谱仪探头包围的机构为球层式冷却剂螺旋管，所述球层式冷却剂螺旋管的螺旋管缠绕至少一层；所述γ能谱仪探测γ射线范围为0～10MeV，γ能谱仪探头设于球层式冷却剂螺旋管的中心处。尤其在辐射源不强，活化较弱的情况下，通过将管道围绕γ能谱仪探头螺旋缠绕多层可增加检测区的γ射线数量，使γ能谱仪的测量计数增多，从而降低测量时间、降低环境本底的影响，使测量结果更准确；所述γ能谱仪的探测γ射线范围为0～10MeV，该探测器不对中子敏感，以减少中子源对γ能谱检测造成的干扰；γ能谱仪探头设于中心处的放射性最大，利于探测，并且利于推算冷却剂放射性的大小。优选地，所述冷却剂管包括导入管和导出管，导入管的一端与对辐射源包围的机构的冷却剂输入口连通，对辐射源包围的机构的冷却剂输出口与导出管的一端连通，导出管的另一端与对γ能谱仪探头包围的机构的冷却剂输入口连通，对γ能谱仪探头包围的机构的冷却剂输出口与导入管的另一端连通，所述导入管上设有注入口，所述导出管上设有下泄口。冷却剂由导入管流入对辐射源包围的机构内流经定向辐射源时受中子源辐照，然后由导出管引出冷却剂至对γ能谱仪探头包围的机构，再由导入管流回对辐射源包围的机构内继续循环辐照形成环路；在导入管上设置一个专门注入冷却剂或溶液的开口即注入口，可用于注入、模拟腐蚀产物和冷却剂的活化。如本专利技术实验装置能直接模拟冷却剂水的活化(生成N-16、H-3)；可以注入多种溶液用作模拟用冷却剂，因此也可以模拟腐蚀产物、硼酸、氢氧化锂等的活化；还可以模拟N-16、H-3、Co-58、Co-60等活化产物的产生、流动和衰减情况。冷却剂回路设下泄口，可模拟冷却剂下泄。优选地，所述导入管上、且位于对辐射源包围的机构的冷却剂输入口和注入口之间设有水泵。冷却剂在辐照区的螺旋管内流动可以通过导入管上水泵调节实现流速度可控。优选地，还包括净化装置，所述净化装置的输入端与下泄口连通，所述净化装置的输出端通过净化回路与注入口连通。一回路冷却剂可以由下泄口引出导出管，并可对引出的冷却剂在净化装置上进行净化处理后再由净化回路返回冷却剂导入管，因此本专利技术实验装置能用于模拟冷却剂的净化效应。优选地，所述辐照区和检测区之间设有辐射屏蔽体。本专利技术可在中子源辐照区和检测区之间设置屏蔽体，能够阻止辐照区的大量n、γ射线给检测区的γ测量降低本底干扰，使测量效果更好。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，在实验室环境中模拟反应堆冷却剂受到中子源辐照活化后引出，实现中子源强度、冷却剂种类和成分、冷却剂流量可控，进而测量一回路冷却剂中各放射性核素含量，进而对理论计算结果进行评估，并提供实验数据以修正理论计算模型，使源项估计更合理、准确；2、本专利技术一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，包括辐照区和检测区，所述辐照区和检测区通过冷却剂管连接，其特征在于，所述辐照区包括辐射源、以及采用管道围绕辐射源螺旋缠绕形成的对辐射源包围的机构，所述检测区包括γ能谱仪、以及采用管道围绕γ能谱仪探头(3)螺旋缠绕形成的对γ能谱仪探头(3)探头包围的机构。

【技术特征摘要】
1.一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，包括辐照区和检测区，所述辐照区和检测区通过冷却剂管连接，其特征在于，所述辐照区包括辐射源、以及采用管道围绕辐射源螺旋缠绕形成的对辐射源包围的机构，所述检测区包括γ能谱仪、以及采用管道围绕γ能谱仪探头(3)螺旋缠绕形成的对γ能谱仪探头(3)探头包围的机构。2.根据权利要求1所述的一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，其特征在于，所述辐射源包括中子源，所述中子源包括同位素中子源、加速器中子源或实验堆中子源。3.根据权利要求2所述的一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，其特征在于，所述辐射源还包括用于放置同位素中子源的孔洞结构。4.根据权利要求1所述的一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，其特征在于，所述管道是由可弯曲材料制成。5.根据权利要求1所述的一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，其特征在于，所述采用管道围绕辐射源螺旋缠绕形成的对辐射源包围的机构为柱环式冷却剂螺旋管(1)。6.根据权利要求1所述的一种用于反应堆一回路冷却剂活化源项验证的实验装置，其特征在于，所述采用管道围绕γ能谱仪探头(3)螺旋缠绕形成的对γ能谱仪探头(3)包围的机构为球层式冷却剂螺旋管(2)，所述球层式冷却剂螺旋管(2)的螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏述平，吕焕文，李兰，谭怡，程诗思，高希龙，刘嘉嘉，王军龙，杨舒琦，于红，朱建平，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51