一种溴化镧晶体在水下核泄漏事故探测中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种溴化镧晶体在水下核泄漏事故探测中的应用，所述应用包括将溴化镧晶体、光电倍增管、前置放大器、次级放大器、模数转换装置、数据采集模块安装在耐压外壳内置于目标探测区域范围内，并将所测得的数据传输给水上的处理器，在耐压外壳中，最前端设置溴化镧晶体，溴化镧晶体后接光电倍增管，光电倍增管后方接前置放大器和次级放大器，两级放大器之后接模数转换模块，将模拟信号转换成数字信号，利用所述数据采集模块采集所述数字信号并交由所述处理器进行事故探测。

【技术实现步骤摘要】
一种溴化镧晶体在水下核泄漏事故探测中的应用
本专利技术涉及核探测
，具体涉及溴化镧晶体在水下核泄漏事故探测中的应用。
技术介绍
对于海水放射性污染监测最常用的方法是取样监测，需要采取蒸发、浓缩或过滤等措施，在实验室进行，这种方法不能及时迅速获取所需要的数据。此外，当水下大于一定深度后，就地取样将十分困难，只能进行在线实时监测。而且，取样方式进行监测时，由于核反应堆的运行状况随时间变化较快，取样后再进行检测分析时，测的结果已经难以真实反映核反应堆的真实运行情况，而且对于核反应堆泄露而言，比如，日本福岛核电站部分设施被海水淹没，要想实时监测其核反应堆状况，需要反复的取样，不仅危险而且异常繁琐。滨海核电站、海上浮动式核电站、海上核动力船只等依靠核反应堆提供动力的装备设施一旦发生核事故，实时监测反应堆的运行状态十分重要。目前，现有技术中缺乏合适的监测手段。
技术实现思路
针对现有技术的缺失，本专利技术首次将溴化镧晶体应用到核泄漏事故中，用于探测发生核泄漏事故的反应堆的运行状态。具体而言，本专利技术提供了一种溴化镧晶体在水下核泄漏事故探测中的应用，其特征在于，所述应用包括将溴化镧晶体、光电倍增管、前置放大器、次级放大器、模数转换装置、数据采集模块安装在耐压外壳内置于目标探测区域范围内，并将所测得的数据传输给水上的处理器，在耐压外壳中，最前端设置溴化镧晶体，溴化镧晶体后接光电倍增管，光电倍增管后方接前置放大器和次级放大器，两级放大器之后接模数转换模块，将模拟信号转换成数字信号，利用所述数据采集模块采集所述数字信号并交由所述处理器进行事故探测。优选地，所述溴化镧晶体接收发生核泄漏事故的核反应堆所发出的伽马射线，并将伽马射线转换成相应强度的光信号，每一个伽马射线对应一个事件，不同能量的伽马射线对应不同强度的光信号，对该光信号进行放大后输出给多道数据采集模块，多道数据采集模块基于每个光信号的强度对不同能量段的事件进行统计获得总的事件-能量分布图，所述处理器基于所获得的事件-能量分布图，确定反应堆的运行状态。优选地，所述溴化镧晶体为2英寸的溴化镧晶体探测器。优选地，所述耐压外壳为不锈钢外壳。优选地，所述应用包括将溴化镧晶体、光电倍增管、前置放大器、次级放大器、模数转换装置、数据采集模块安装在耐压外壳内置于目标探测区域范围内，并将所测得的数据传输给水上的处理器，在耐压外壳中，最前端设置溴化镧晶体，溴化镧晶体后接光电倍增管，光电倍增管后方接前置放大器和次级放大器，两级放大器之后接模数转换模块，将模拟信号转换成数字信号，利用所述数据采集模块采集所述数字信号并交由所述处理器进行事故探测，利用对Co-60以及中子与冷却水的反应通道进行探测；所述数字信号与伽马射线的能量值对应，多道数据采集模块具有多个通道，每个通道对应一个能量段。所述应用还包括：基于所获得能量分布图，判断能量分布图中是否存在反应堆高能中子16O(n,p)16N反应产生的Eγ＝6.129MeV信号，若存在，则判断该Eγ＝6.129MeV信号所在特征峰对应的中子通量，基于中子通量确定反应堆的运行状态，若不存在，表明目标核反应堆处于停堆状态。另一方面本专利技术提供一种用于实现权利要求1中所述应用的探测系统，所述探测系统至少包括溴化镧晶体探测器。有益效果本专利技术首次将溴化镧晶体应用到水下核反应事故的探测，对反应堆事故性质及进展状况进行跟踪，可为核事故应急、事故信息发布提供可靠数据和技术支撑，本专利技术的应用受水下环境的衰减、目标核反应堆外设以及探测器外壳衰减的影响小，探测精度高，另外，本专利技术的应用探测与现有技术采用完全不同新的反应通道，该反应通道反应稳定，剩余核半衰期短，实时性好。附图说明图1为用于应用溴化镧晶体进行探测的系统的结构示意图。图2为大体积碘化钠监测反应堆状态数据曲线；图3为采用溴化镧晶体进行探测所获得的停堆状态及泄漏实时监测数据分析图；图4为采用本专利技术探测所获得的启堆至临界实时监测数据分析图；图5为峰值积分计数与功率的关系图。具体实施方式以下结合附图及其实施例对本专利技术进行详细说明，但并不因此将本专利技术的保护范围限制在实施例描述的范围之中。专利技术原理传统的测量反应堆功率方法是通过裂变室、电离室、计数管来测量不同阶段反应堆的中子通量计算反应堆功率，其原理是通过测量中子与物质中的原子核发生(n，p)、(n，α)反应，产生反冲质子或α带电粒子，通过核电子学电路的设计，获得带电粒子输出的脉冲高度谱，通过对其积分计数获取反应堆功率信号。在反应堆外部的水下或海洋环境下，α、β等带电粒子更是无法穿出，而水等含氢物质对中子的慢化吸收作用很强，因此上述方法或装置无法获得足够的事件数来测量反应堆的功率。而本专利技术在水下通过探测反应堆高能中子与反应堆内物质或结构材料发生核反应，产生的瞬发高能γ射线，作为特征信号，监测反应堆的运行状态。本专利技术的专利技术人在实验过程中，发现一种中子与反应堆物质作用的反应道，这种反应通道的剩余核γ半衰期短，既能够产生高能γ射线，又能实时反映反应堆中子通量的变化，同时，该反应所产生的γ射线对于海水和探测器耐压外壳的散射吸收很小。但是，该反应通道采用普通的碘化钠探测器根本无法分辨出来，因此，本申请的专利技术人引入了溴化镧晶体探测器，溴化镧晶体探测器不仅体积小而且探测能量高，稳定性好，可以以小体积的耐压外壳进行封装实现探测。具体而言，申请人注意到反应堆运行瞬发裂变过程的同时会产生瞬发中子和瞬发γ，每次裂变中子数为2-3个，平均每次裂变产生8.1个光子γ，其中，直接裂变中子的能谱为标准裂变谱。申请人研究发现反应堆运行时的γ射线包括以下四种成份，它们的基本特点如下：一是直接裂变过程中的瞬发γ，其能谱为如图1所示：N(E)＝6.60.1MeV<E<0.6MeVN(E)＝20.2exp(-1.78E)0.6MeV<E<1.5MeVN(E)＝7.2exp(-1.09E)1.5MeV<E<10.5MeV二是缓发γ射线。这是由裂变产物放出的缓发γ射线，其特点如下：缓发γ射线谱的谱形：主要集中在小于2MeV的低能段(约占90％)。虽然瞬发γ射线能量约为裂变后释放的全部γ射线能量的50％，但缓发γ射线强度与反应堆运行的历史状况有关，235U裂变大约10～13秒后缓发γ射线强度大约下降一个数量级。主要是裂变产物137Cs、134Cs、131I和活化产物60Co等。三是裂变中子引起发射单能γ射线(次级)过程。主要包括三种作用过程：裂变中子热化过程热中子被H俘虏H(n,γ)D产生的Eγ＝2.23MeV瞬发γ射线；裂变中子与冷却水中的氧作用16O(n,p)16N，产生的T1/2＝7.13s，剩余核16N(Eγ＝6.129MeV、7.155MeV)单能γ射线；裂变中子与反应堆结构材料铁作用，56Fe(n,γ)57Fe(稳定)，产生Eγ＝7.631MeV、7.641MeV单能γ射线，后两种过程虽然能产生Eγ大于6MeV的单能高能γ射线，但因是二次作用过程，与裂变瞬发γ相比其强度下降较大。四是裂变中子与堆内其他结构材料的各种作用过程产生的γ射线。包括快中子与堆内结构材料的非弹性散射以及热中子俘获等，这是一个非常复杂的过程。它决定于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溴化镧晶体在水下核泄漏事故探测中的应用，其特征在于，所述应用包括将溴化镧晶体、光电倍增管、前置放大器、次级放大器、模数转换装置、多道数据采集模块安装在耐压外壳内置于目标探测区域范围内，并将所测得的数据传输给水上的处理器，在耐压外壳中，最前端设置溴化镧晶体，溴化镧晶体后接光电倍增管，光电倍增管后方接前置放大器和次级放大器，两级放大器之后接模数转换模块，将模拟信号转换成数字信号，利用所述数据采集模块采集所述数字信号并交由所述处理器进行事故探测。

【技术特征摘要】
1.一种溴化镧晶体在水下核泄漏事故探测中的应用，其特征在于，所述应用包括将溴化镧晶体、光电倍增管、前置放大器、次级放大器、模数转换装置、多道数据采集模块安装在耐压外壳内置于目标探测区域范围内，并将所测得的数据传输给水上的处理器，在耐压外壳中，最前端设置溴化镧晶体，溴化镧晶体后接光电倍增管，光电倍增管后方接前置放大器和次级放大器，两级放大器之后接模数转换模块，将模拟信号转换成数字信号，利用所述数据采集模块采集所述数字信号并交由所述处理器进行事故探测。2.根据权利要求1所述的溴化镧晶体在水下核泄漏事故探测中的应用，其特征在于，所述溴化镧晶体接收发生核泄漏事故的核反应堆所发出的伽马射线，并将伽马射线转换成相应强度的光信号，每一个伽马射线对应一个事件，不同能量的伽马射线对应不同强度的光信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥建国，于勇，叶伟城，陈登科，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二六零九部队，
类型：发明
国别省市：北京,11