一种乏燃料萃取液的铀浓度测量装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种乏燃料萃取液的铀浓度测量装置，涉及核探测技术领域。乏燃料萃取液的铀浓度测量装置包括：放射源，用于发射γ射线至待测对象；硅漂移探测器，用于采集穿透待测对象后的所述γ射线，并滤除待测对象中能量高于100KeV的γ射线，然后将采集到的所述γ射线转换为模拟信号；能谱仪，与所述硅漂移探测器连接，用于接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换成谱线数据；计算机，与所述能谱仪连接，用于接收所述谱线数据，对所述谱线数据进行处理和分析，获得测量结果。通过采用硅漂移探测器，从而实现抑制背景噪声和谱线漂移，提高测量结果精度。

A device for measuring uranium concentration in spent fuel extraction liquid

【技术实现步骤摘要】
一种乏燃料萃取液的铀浓度测量装置
本申请涉及核探测/分析
，具体而言，涉及一种乏燃料萃取液的铀浓度测量装置。
技术介绍
乏燃料又称辐照核燃料，是经受过辐射照射、使用过的核燃料，通常是由核电站的核反应堆产生。乏燃料处理是解决核燃料不足，提高铀资源利用的重要环节，根据推算乏燃料中的铀钚重新利用起来，就可以节约天然铀30％左右。而铀浓度的测定是核燃料后处理过程中一个非常重要的分析问题，因此在后处理过程中，对各工艺点铀浓度进行快速准确的测量就显得尤为重要。目前，γ吸收法是铀浓度的主要测量方法之一。γ吸收法在60s的测量时间内就可以保证较高的精确度，被广泛应用于在线和实验室快速定量分析中。但是投入使用的在线和实验室γ吸收法测定铀浓度的仪器采用的NaI(TI)晶体作为探测器，也会对乏燃料中含有的裂变产物(137Cs、99Tc、90Sr)等释放的高能γ射线产生计数，造成散射背景过高和谱线漂移的情况，从而导致测量结果出现误差。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种乏燃料萃取液的铀浓度测量装置，从而实现抑制背景噪声和谱线漂移，提高测量结果精度的技术效果。本申请实施例提供了一种乏燃料萃取液的铀浓度测量装置，包括：放射源，用于发射γ射线至待测对象；硅漂移探测器，用于采集穿透待测对象后的所述γ射线，并滤除待测对象中能量高于100KeV的γ射线，然后将采集到的所述γ射线转换为模拟信号；能谱仪，与所述硅漂移探测器连接，用于接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换成谱线数据；>计算机，与所述能谱仪连接，用于接收所述谱线数据，对所述谱线数据进行处理和分析，获得测量结果。在上述实现过程中，放射源发射γ射线至待测对象，一部分γ射线在待测对象内部发生效应或被待测对象吸收，剩余的γ射线穿透待测对象后被硅漂移探测器采集，硅漂移探测器将采集到的γ射线转换为模拟信号，能谱仪对模拟信号进行处理并将模拟信号转换为谱线数据，计算机对谱线数据进行处理和分析后，最终获得待测对象的铀浓度测量结果。本申请通过采用硅漂移探测器，可以很好的抑制背景噪声和谱线漂移的情况，实现提高测量结果精度的技术效果。进一步地，所述硅漂移探测器包括：硅漂移探头，用于探测所述γ射线并转换为所述模拟信号；前置放大器，与所述硅漂移探头连接，用于放大所述模拟信号；致冷系统，用于保持所述硅漂移探头和所述前置放大器在零下55摄氏度的环境下工作。在上述实现过程中，硅漂移探头采集γ射线并将采集到的γ射线转换为模拟信号；前置放大器对模拟信号进行放大；由于硅漂移探头需要保证低温才能正常工作，而致冷系统可以让硅漂移探头和前置放大器工作时的温度保持在零下55摄氏度，从而顺利保证了硅漂移探测器的正常工作，最终提高测量结果精度。进一步地，所述硅漂移探头包括硅衬底，所述硅衬底的厚度在300-500μm之间。在上述实现过程中，γ射线的穿透与γ射线的频率和探测器衬底的厚度有关。一般来说，γ射线的频率越高，则γ光子的能量越高，γ射线的穿透力就越强；探测器衬底的厚度越厚，γ射线就越难穿透。为了抑制待测对象中的高能γ射线对测量结果的影响，探测器衬底的厚度不能太厚；探测器衬底太薄有可能会影响测量结果精度。因此，将硅漂移探头的硅衬底厚度限制在300-500μm的范围内，在保证测量结果精度的同时，还能有效抑制待测对象的高能γ射线造成的背景噪声。进一步地，所述能谱仪包括：调理电路，与所述硅漂移探测器连接，用于接收所述模拟信号，并放大所述模拟信号；模数转换器，与所述调理电路连接，用于接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号；门阵列电路，与所述模数转换器连接，用于接收所述数字信号，对所述数字信号进行处理，将数字信号转换为所述谱线数据；控制器，分别与所述门阵列电路、所述计算机连接，用于接收谱线数据，并将所述谱线数据发送至所述计算机。在上述实现过程中，调理电路对模拟信号进一步放大；模数转换器将模拟信号转换为数字信号，方便进一步地处理；门阵列电路将数字信号转换为谱线数据，方便计算机进行处理；控制器将谱线数据上传至计算机。因此，能谱仪将硅漂移探测器的模拟信号成功转换为谱线数据，计算机对谱线数据进行处理和分析后最终得到待测对象的铀浓度测量结果。进一步地，所述控制器与所述调理电路连接，所述控制器用于控制所述调理电路的偏置参数和增益参数，所述偏置参数和所述增益参数共同确定所述模拟信号的放大倍数。在上述实现过程中，控制器根据计算机发送的控制指令，控制调理电路的偏置参数和增益参数，合适的偏置参数防止模拟信号在放大过程中产生失真，合适的增益参数可以方便地将模拟信号转换为数字信号。进一步地，所述门阵列电路包括：数字滤波单元，用于对所述数字信号进行滤波处理，以提高信噪比；堆积判别单元，用于当多个所述数字信号出现重叠时，对多个所述数字信号进行分离处理。在上述实现过程中，数字滤波单元将接收到的数字信号进行特定波段频率滤除的操作，抑制和防止干扰信号，从而提高信噪比；由于探测器自身的局限以及电子电路在处理上的不足，造成探测器输出的信号具有一定的宽度和不同程度的拖尾，从而在高计数率下，脉冲之间会相互干扰，产生堆积，因此堆积判别单元对出现重叠的数字信号进行分离处理，以便进一步的分析和处理数字信号。进一步地，所述门阵列电路还包括基线调整单元，用于实时稳定基线。在上述实现过程中，核脉冲幅度的提取中，信号总是叠加在一个不稳定的基线上面，这个基线与探测器漏电流、电子元件温漂、电源纹波有关系，高计数率下也会导致基线不稳定，因此需要基线调整单元用来实时稳定基线。进一步地，所述计算机通过CAN总线与所述能谱仪连接。在上述实现过程中，由于计算机无法直接与能谱仪进行数据通信和交互，因此，需要利用CAN总线(ControllerAreaNetwork，控制器局域网路)实现计算机和能谱仪之间的数据连接。进一步地，所述装置还包括测量平台，所述测量平台包括：操作台，用于放置所述放射源和所述硅漂移探测器；样品池，放置于所述操作台的中央，所述放射源、所述样品池和所述硅漂移探测器成一条直线放置，所述样品池用于盛放所述待测对象；铅屏蔽隔板，用于屏蔽所述放射源和所述待测对象的辐射。在上述实现过程中，放射源、样品池和硅漂移探测器成一条直线放置于操作台，放射源放射的γ射线经过样品池里的待测对象后，所述γ射线由硅漂移探测器探测，从而实现待测对象的铀浓度测量。另外，由于放射源和待测对象的辐射对人体有害，通过设置铅屏蔽隔板可有效屏蔽放射源和待测对象的辐射，从而保护装置的操作人员的安全。进一步地，所述测量平台还包括放射源挡板，所述放射源挡板放置于所述放射源和所述样品台之间。在上述实现过程中，由于待测对象本身也会释放γ射线，且待测对象释放的γ射线有可能被硅漂移探测器捕获，从而造成测量误差。因此，设置放射源挡板，当放射源挡板隔开放射源和样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乏燃料萃取液的铀浓度测量装置，其特征在于，包括：/n放射源，用于发射γ射线至待测对象；/n硅漂移探测器，用于采集穿透待测对象后的所述γ射线，并滤除待测对象中能量高于100KeV的γ射线，然后将采集到的所述γ射线转换为模拟信号；/n能谱仪，与所述硅漂移探测器连接，用于接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换成谱线数据；/n计算机，与所述能谱仪连接，用于接收所述谱线数据，对所述谱线数据进行处理和分析，获得测量结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种乏燃料萃取液的铀浓度测量装置，其特征在于，包括：
放射源，用于发射γ射线至待测对象；
硅漂移探测器，用于采集穿透待测对象后的所述γ射线，并滤除待测对象中能量高于100KeV的γ射线，然后将采集到的所述γ射线转换为模拟信号；
能谱仪，与所述硅漂移探测器连接，用于接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换成谱线数据；
计算机，与所述能谱仪连接，用于接收所述谱线数据，对所述谱线数据进行处理和分析，获得测量结果。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硅漂移探测器包括：
硅漂移探头，用于探测所述γ射线并转换为所述模拟信号；
前置放大器，与所述硅漂移探头连接，用于放大所述模拟信号；
致冷系统，用于保持所述硅漂移探头和所述前置放大器在零下55摄氏度的环境下工作。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述硅漂移探头包括硅衬底，所述硅衬底的厚度在300-500μm之间。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述能谱仪包括：
调理电路，与所述硅漂移探测器连接，用于接收所述模拟信号，并放大所述模拟信号；
模数转换器，与所述调理电路连接，用于接收所述模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号；
门阵列电路，与所述模数转换器连接，用于接收所述数字信号，对所述数字信号进行处理，将数字信号转换为所述谱线数据；
控制器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建斌，胡杰，喻杰，洪旭，王敏，刘飞，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：新型
国别省市：四川;51