一种同时测量多个设备内钚含量的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用多个探测器同时测量多个设备内钚含量的方法。该方法通过确定各设备装载钚材料的中子产生率，确定与各设备中钚材料成分、几何尺寸、探测系统相关的响应矩阵，利用数值模拟或实验测量得到某工况下各探测器的探测响应计数，利用反演算法求解各设备的中子源项，进而计算得到各设备内的钚含量。本发明专利技术实现了同时对多个设备内钚含量的监测，有效降低了本底干扰，解决了本底屏蔽布置安装困难、降低经济性的问题，是一种先进的、经济的、具有工程可行性的多设备钚含量监测方法。具有工程可行性的多设备钚含量监测方法。具有工程可行性的多设备钚含量监测方法。

【技术实现步骤摘要】
一种同时测量多个设备内钚含量的方法


[0001]本专利技术属于反应堆外易裂变材料含量的监测分析领域，具体涉及一种利用多个中子探测器同时测量多个设备中的钚含量的方法。

技术介绍

[0002]在核燃料循环设施中，如后处理厂，一些设备室中存在多个贮存或处理钚材料的设备。而钚的分布和存量关系到设备的核临界安全，也关系到设施运行的稳定性。因此，非常有必要对各设备中的钚含量进行监测。
[0003]存在多个贮存或处理钚材料的设备的房间，通常其中子和伽马辐射场较强，若采用单一探测器对某一设备进行钚含量监测，其他设备的中子和伽马辐射场会对探测器产生较大干扰，因此需要对本底进行屏蔽。但本底屏蔽会产生额外的建造费用，其经济性不高，一些情况下本底屏蔽也不具备实际安装条件，实现本底屏蔽存在很大难度。
[0004]因此需要一种切实可行、经济性好，并且能够同时测量多个设备内钚含量的方法。
[0005]从国内外反应堆外易裂变材料含量的监测分析领域中钚含量监测方面的调研情况看，还没有研究者给出同时测量多个设备中钚含量的方法。钚含量监测技术更多集中于对单一设备内钚含量的监测，如201810895826.7“一种废包壳中铀钚含量的有源中子分析方法”、一种201120114759.4“用于钚含量精密测定的一体化手套箱系统”等，公布了钚含量测量的方法和设备，但没有提出同时对多个设备内钚含量进行监测的方法。
[0006]从工程应用的角度来看，目前我国乏燃料后处理的需求很大，在后处理厂中的一些设备室内存在多个贮存或处理钚材料的设备。从核临界安全和工艺运行稳定的角度，需要采用一种可行的方法对设备室内各设备中的钚含量进行监测。及时发现工艺运行的偏差，保证工艺运行稳定，同时也降低了核临界事故发生的可能性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种同时测量多个设备内钚含量的方法，满足钚含量的监测需求。
[0008]本专利技术的技术方案如下：一种同时测量多个设备内钚含量的方法，包括如下步骤：
[0009](1)确定各设备装载钚材料的中子产生率；
[0010](2)布置与设备数量相同的探测器，确定探测系统的响应矩阵；
[0011](3)获得所需测量工况下各探测器的探测响应计数；
[0012](4)计算所述工况下各设备内的钚含量。
[0013]进一步，如上所述的同时测量多个设备内钚含量的方法，步骤(1)中，各设备中钚材料的中子产生率F
j
(j为设备编号，j＝1,2
…
N)的计算公式为：
[0014][0015]其中，v
sf1
为自发裂变中子一阶矩；为
240
Pu的自发裂变率(fission/g
·
s)；α
j
为该设备物料(α,n)中子发射率与自发裂变率之比；f
238j
为该设备中钚材料中
238
Pu的富集度，f
240
为该设备中钚材料中
240
Pu的富集度，f
242i
为该设备中钚材料中
242
Pu的富集度。
[0016]进一步，如上所述的同时测量多个设备内钚含量的方法，步骤(2)中所述探测系统的响应矩阵与所有设备的中子源强和探测器的探测响应计数的关系式如下：
[0017][0018]其中，A为探测响应矩阵，A
ij
中，i为探测器编号，j为设备编号，i，j＝1,2
…
N；S为设备的中子源强，R为探测响应计数，R
i
中，i为探测器编号，i＝1,2
…
N。
[0019]更进一步，上述关系式中设备的中子源强S可由下式计算得到：
[0020]S
j
＝M0
j
F
j
(j为设备编号，j＝1,2
…
N)
[0021]F
j
为各设备中钚材料的中子产生率，M0
j
为各设备中的初始钚含量。
[0022]采用三维蒙特卡罗程序建立数值实验的计算模型，通过N次计算或者通过N次实验分别测量得到只在单一设备j存储物料时各探测器的探测响应计数R
i,j
(i为探测器编号，i＝1,2
…
N；j为设备编号，j＝1,2
…
N)，当只有设备j中存有物料时，其他设备中源强均为0，对于所述探测系统，则有：
[0023][0024]依次根据N次数值实验或实测实验中单一设备在各探测器的响应计数，求得探测响应矩阵A。
[0025]进一步，如上所述的同时测量多个设备内钚含量的方法，步骤(3)中通过三维蒙特卡罗程序建立计算模型或通过实验测量得到所需测量工况下探测系统中各探测器的探测响应计数R
′
i
(i为探测器编号，i＝1,2
…
N)。
[0026]进一步，如上所述的同时测量多个设备内钚含量的方法，步骤(4)中对于所述工况下的探测系统的响应矩阵与所有设备的中子源强和探测器的探测响应计数的关系式如下：
[0027][0028]根据已知的探测响应矩阵A和探测计数R
′
，通过列均衡预处理方法，反演求得所有设备的中子源项S
′
，
[0029]S
′
＝R
′
A
‑1[0030]然后根据各设备物料的中子产生率F
j
，求得所述工况下各设备中的钚含量M
′
j
(j为设备编号，j＝1,2
…
N)
[0031]M
′
j
＝S
′
j
/F
j
(j为设备编号，j＝1,2
…
N)。
[0032]本专利技术的有益效果如下：
[0033]本专利技术所提供的一种同时测量多个设备内钚含量的方法，通过确定与各设备装载钚材料的中子产生率，确定与被探测系统和探测系统相关的响应矩阵，利用数值模拟或实验测量得到各探测器的探测响应计数，利用反演算法求解各设备的中子源项，进而计算得到各设备内的钚含量。该方法实现了同时对多个设备内钚含量的监测，是一种先进的、经济的、具有工程可行性的多设备钚含量监测方法。
[0034]本专利技术有效解决了同一区间内多个贮存或处理钚材料的设备的钚含量监测问题。本专利技术通过数值模拟或实验测量确定各设备钚含量与各探测器响应计数之间的参数，通过反演算法计算各设备内钚含量，有效降低了本底干扰，解决了本底屏蔽布置安装困难、降低经济性的问题。
附图说明
[0035]图1为一种同时测量多个设备内钚含量的方法实施案例的布置图。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时测量多个设备内钚含量的方法，包括如下步骤：(1)确定各设备装载钚材料的中子产生率；(2)布置与设备数量相同的探测器，确定探测系统的响应矩阵；(3)获得所需测量工况下各探测器的探测响应计数；(4)计算所述工况下各设备内的钚含量。2.如权利要求1所述的同时测量多个设备内钚含量的方法，其特征在于，步骤(1)中，设备j中钚材料的中子产生率F
j
的计算公式为：其中，v
sf1
为自发裂变中子一阶矩；为
240
Pu的自发裂变率；α
j
为该设备物料(α,n)中子发射率与自发裂变率之比；f
238j
为该设备中钚材料中
238
Pu的富集度，f
240j
为该设备中钚材料中
240
Pu的富集度，f
242i
为该设备中钚材料中
242
Pu的富集度，j为设备编号，j＝1,2
…
N。3.如权利要求1所述的同时测量多个设备内钚含量的方法，其特征在于，步骤(2)中所述探测系统的响应矩阵与所有设备的中子源强和探测器的探测响应计数的关系式如下：其中，A为探测响应矩阵，A
ij
中，i为探测器编号，j为设备编号，i，j＝1,2
…
N；S为设备的中子源强，R为探测器的探测响应计数。4.如权利要求3所述的同时测量多个设备内钚含量的方法，其特征在于，步骤(2)中各设备的中子源强S
j
可由下式计算得到：S
j
＝M0
j
F
j
F
j
为各设备中钚...

【专利技术属性】
技术研发人员：于淼，杨海峰，邵增，张毅诚，易璇，陈添，胡小利，张浩然，费钧天，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：