一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法技术

本发明专利技术属于废包壳中铀钚含量测量技术领域，具体涉及一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法，用于对乏燃料组件的废包壳中的Pu、U含量进行直接测量，包括：步骤S1，在测量装置中，用D‑D中子发生器得到废包壳的第一总中子计数率，用AmLi中子源得到废包壳的第二总中子计数率；步骤S3，根据废包壳的燃耗在数据库中得到与废包壳的燃耗相对应的乏燃料组件的U238和U235的比例f；步骤S4，对设有D‑D中子发生器和AmLi中子源的测量装置进行刻度，步骤S5，得到的废包壳中的U235的含量；步骤S6，在步骤S5的基础上，根据比例f，得到废包壳中的U238的含量；步骤S7，求出废包壳中的Pu239的含量；步骤S8，根据废包壳中的U235、U238、Pu239之间的比例关系，求出废包壳中的U和Pu的总量。

【技术实现步骤摘要】
一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法
本专利技术属于废包壳中铀钚含量测量
，具体涉及一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法。
技术介绍
乏燃料中含有未烧尽的U235、生成的Pu239等核燃料，以及一些裂变产物和超铀元素废包壳是乏燃料组件经剪切、酸浸及清洗后的残留物。在对废包壳的处理中需要测量废包壳中的U/Pu同位素含量。废包壳测量方法主要分为Y射线分析方法、无源中子测量方法和有源中子测量方法。Y射线分析方法、无源中子测量方法都属于间接分析方法，其通常选定某个与铀钚含量有关联的特征信号进行测量，结合废包壳内放射性核素的同位素组成信息，进而推导出废包壳中的铀钚含量。有源中子测量技术主要是使用D-T中子发生器或者中子放射源作为诱发裂变源，测量废包壳中的U235和Pu239的缓发中子。这种方法被称为直接测量法，相对前两种方法其测量对象直接来自于关注的铀钚核素，但是由于诱发裂变中子来源不单一(可能还来自于铀钚的一些其他同位素)，得到的只是一个混合计数，并未能直接给出铀钚的含量，其必须结合溶解池中的DA分析结果进行综合分析，才能给出最终的铀钚各同位素含量信息。目前国外主要采用有源和无源相结合的方法进行测量。德国RWENUKEMGMBH公司针对废包壳测量研制了“CANNINGMONITORINGSYSTEM”，简称CAMOS，其结合有源中子测量法和无源中子测量法测量废包壳包裹内的核物料的中子发射率，进而计算出废包壳包裹的α发射率。日本的Rokkasho后处理厂所用的废包壳测量装置RHMS(RokkashoHullsMeasurementSystem)用于测量装满剪切后的废包壳的钚含量。该套系统包含了有源中子测量和无源中子测量，其中有源中子法测量桶内易裂变物料的含量(U235和Pu239)，无源中子法主要测量来自于Cm244的自发裂变中子，利用INCC软件得到的Cm244质量和总中子计数的刻度曲线得到Cm244的含量，然后根据Cm/Pu比(从衡量计量槽中取样分析得到)求得Pu的含量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种只采用有源中子测量方式测量废包壳中U和Pu含量的方法。基于多种诱发源的有源中子测量方法，主要是利用不同平均能量的诱发源中子以及测量对象中子反应截面的不同来建立相应的方程，然后通过求解方程组来得到废包壳中U和Pu含量。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法，用于对乏燃料组件的废包壳中的Pu、U含量进行测量，包括如下步骤：步骤S1，得到第一总中子计数率；所述第一总中子计数率是指在测量装置中通过D-D中子发生器对所述废包壳进行诱发裂变测量得到的所述废包壳的U235、U238、Pu239的混合诱发裂变中子的计数率；步骤S2，得到第二总中子计数率，所述第二总中子计数率是指在所述测量装置中通过AmLi中子源对所述废包壳进行诱发裂变测量得到的所述废包壳的U235、Pu239的混合诱发裂变中子的计数率；步骤S3，根据所述废包壳的燃耗在数据库中得到与所述废包壳的燃耗相对应的乏燃料组件的U238和U235的比例f，所述数据库是通过对不同燃耗、不同冷却时间的乏燃料组件的核素组成建立的数据库；步骤S4，刻度，涉及公式一：MU235·XD1+f·MU235·XD2+MPu239·XD3＝A(D-D)和公式二：MU235·XA1+MPu239·XA3＝A(AmLi)；所述Mu235是指U235的质量，所述MPu239是指Pu239的质量，所述XD1是指在D-D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素U235的中子数，所述XD2是指在D-D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素U238的中子数，所述XD3是指在D-D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素Pu239的中子数，所述XA1是指在AmLi中子源对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素U235的中子数，所述XA3是指在AmLi中子源对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素Pu239的中子数，所述A(D-D)是指通过D-D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量得到的中子计数率；所述A(AmLi)是指通过Amli中子源对测量对象进行诱发裂变测量得到的中子计数率，所述刻度包括：使用三种不同质量的第一混合源对设置有所述D-D中子发生器的所述测量装置进行刻度，得到所述XD1、XD2、XD3；所述第一混合源中U235、U238、Pu239质量已知；使用两种不同质量的第二混合源对设置有所述AmLi中子源的所述测量装置进行刻度，得到所述XA1、XA3；所述第二混合源中U235、Pu239质量已知；步骤S5，得到所述废包壳中的U235的含量：将所述步骤S4中得到的所述XD1、XD2、XD3代入所述公式一MU235·XD1+f·MU235·XD2+MPu239·XD3＝A(D-D)，所述公式一中的A(D-D)采用所述步骤S1中的所述第一总中子计数率；将所述步骤S4中得到的所述XA1、XA3代入所述公式二：MU235·XA1+MPu239·XA3＝A(AmLi)，所述公式二中的A(AmLi)采用所述步骤S2中的所述第二总中子计数率；结合代入后的所述公式一和代入后的所述公式二得到所述废包壳中的U235和Pu239的含量，即所述MU235和所述MPu239；步骤S6，在所述步骤S5的基础上，根据所述步骤S3中的所述比例f，得到所述废包壳中的U238的含量，即所述MU235乘以所述f；步骤S7，根据所述废包壳中的U235、U238、Pu239之间的比例关系，求出所述废包壳中的U和Pu的总量。进一步，所述数据库中的不同燃耗、不同冷却时间的乏燃料组件的核素组成是通过对乏燃料组件的相关信息建立模拟程序计算得到，所述相关信息包括乏燃料组件的冷却时间、初始富集度、燃耗。进一步，采用所述D-D中子发生器对所述废包壳进行诱发裂变时通过He3中子管探测器进行探测，得到所述第一总中子计数率；采用所述AmLi中子源对所述废包壳进行诱发裂变时通过He3中子管探测器进行探测，得到所述第二总中子计数率。进一步，所述D-D中子发生器的发射强度为2.5Mev。进一步，所述AmLi中子源的发射强度为0.3MeV。本专利技术的有益效果在于：1.实现了采用多种不同能量的诱发中子源对废包壳进行U、Pu测量。2.实现了对废包壳中的U、Pu含量的直接测量。附图说明图1是本专利技术实施例中所述一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法，用于对乏燃料组件的废包壳中的Pu、U含量进行测量(在同一个测量装置中进行)，包括如下步骤：步骤S1，得到废包壳的第一总中子计数率；第一总中子计数率是指在测量装置中通过D-D中子发生器对废包壳进行诱发裂变测量得到的废包壳的U235、U238、Pu239的混合诱发裂变中子的计数率；采用D-D中子发生器对废包壳进行诱发裂变时是通过He3中子管探测器进行探测，得到第一总中子计数率。D-D中子发生器的发射强度为2.5Mev。步骤S2，得到第二总中子计数率，第二总中子计数率是指在测量装置中通过AmLi中子源对废包壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法，用于对乏燃料组件的废包壳中的Pu、U含量进行测量，包括如下步骤：步骤S1，得到所述废包壳的第一总中子计数率，所述第一总中子计数率是指在测量装置中通过D‑D中子发生器对所述废包壳进行诱发裂变测量得到的所述废包壳的U235、U238、Pu239的混合诱发裂变中子的计数率；步骤S2，得到第二总中子计数率，所述第二总中子计数率是指在所述测量装置中通过AmLi中子源对所述废包壳进行诱发裂变测量得到的所述废包壳的U235、Pu239的混合诱发裂变中子的计数率；步骤S3，根据所述废包壳的燃耗在数据库中得到与所述废包壳的燃耗相对应的乏燃料组件的U238和U235的比例f，所述数据库是通过对不同燃耗、不同冷却时间的乏燃料组件的核素组成建立的数据库；步骤S4，刻度，涉及公式一：MU235·XD1+f·MU235·XD2+MPu239·XD3＝A(D‑D)和公式二：MU235·XA1+MPu239·XA3＝A(AmLi)；所述MU235是指U235的质量，所述MPu239是指Pu239的质量，所述XD1是指在D‑D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素U235所产生的中子数，所述XD2是指在D‑D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素U238所产生的中子数，所述XD3是指在D‑D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素Pu239所产生的中子数，所述XA1是指在AmLi中子源对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素U235所产生的中子数，所述XA3是指在AmLi中子源对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素Pu239所产生的中子数，所述A(D‑D)是指通过D‑D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量得到的中子计数率；所述A(AmLi)是指通过Amli中子源对测量对象进行诱发裂变测量得到的中子计数率，所述刻度包括：使用三种不同质量的第一混合源对设置有所述D‑D中子发生器的所述测量装置进行刻度，得到所述XD1、XD2、XD3；所述第一混合源中U235、U238、Pu239质量已知；使用两种不同质量的第二混合源对设置有所述AmLi中子源的所述测量装置进行刻度，得到所述XA1、XA3；所述第二混合源中U235、Pu239质量已知；步骤S5，得到所述废包壳中的U235的含量：将所述步骤S4中得到的所述XD1、XD2、XD3代入所述公式一MU235·XD1+f·MU235·XD2+MPu239·XD3＝A(D‑D)，所述公式一中的A(D‑D)采用所述步骤S1中的所述第一总中子计数率；将所述步骤S4中得到的所述XA1、XA3代入所述公式二：MU235·XA1+MPu239·XA3＝A(AmLi)，所述公式二中的A(AmLi)采用所述步骤S2中的所述第二总中子计数率；结合代入后的所述公式一和代入后的所述公式二得到所述废包壳中的U235和Pu239的含量，即所述MU235和所述MPu239；步骤S6，在所述步骤S5的基础上，根据所述步骤S3中的所述比例f，得到所述废包壳中的U238的含量，即所述MU235乘以所述f；步骤S7，根据所述废包壳中的U235、U238、Pu239之间的比例关系，求出所述废包壳中的U和Pu的总量。...

【技术特征摘要】
1.一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法，用于对乏燃料组件的废包壳中的Pu、U含量进行测量，包括如下步骤：步骤S1，得到所述废包壳的第一总中子计数率，所述第一总中子计数率是指在测量装置中通过D-D中子发生器对所述废包壳进行诱发裂变测量得到的所述废包壳的U235、U238、Pu239的混合诱发裂变中子的计数率；步骤S2，得到第二总中子计数率，所述第二总中子计数率是指在所述测量装置中通过AmLi中子源对所述废包壳进行诱发裂变测量得到的所述废包壳的U235、Pu239的混合诱发裂变中子的计数率；步骤S3，根据所述废包壳的燃耗在数据库中得到与所述废包壳的燃耗相对应的乏燃料组件的U238和U235的比例f，所述数据库是通过对不同燃耗、不同冷却时间的乏燃料组件的核素组成建立的数据库；步骤S4，刻度，涉及公式一：MU235·XD1+f·MU235·XD2+MPu239·XD3＝A(D-D)和公式二：MU235·XA1+MPu239·XA3＝A(AmLi)；所述MU235是指U235的质量，所述MPu239是指Pu239的质量，所述XD1是指在D-D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素U235所产生的中子数，所述XD2是指在D-D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素U238所产生的中子数，所述XD3是指在D-D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素Pu239所产生的中子数，所述XA1是指在AmLi中子源对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素U235所产生的中子数，所述XA3是指在AmLi中子源对测量对象进行诱发裂变测量情况下的单位质量同位素Pu239所产生的中子数，所述A(D-D)是指通过D-D中子发生器对测量对象进行诱发裂变测量得到的中子计数率；所述A(AmLi)是指通过Amli中子源对测量对象进行诱发裂变测量得到的中子计数率，所述刻度包括：使用三种不同质量的第一混合源对设置有所述D-D中子发...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏磊，王仲奇，邵婕文，刘晓琳，李新军，
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