钆浓度在线监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钆浓度在线监测方法及装置，该方法包括以下步骤：通过中子源发射中子束射入盛放待测量溶液的测量腔，部分中子与待测量溶液中的核素

【技术实现步骤摘要】
钆浓度在线监测方法及装置


[0001]本专利技术属于核工业
，具体涉及一种钆浓度在线监测方法及装置。

技术介绍

[0002]由于
157
Gd和
155
Gd具有对热中子吸收截面大的物理性质(
157
Gd的热中子吸收截面约为60900靶,
155
Gd的热中子吸收截面约为254000靶)，其化合物可作为可溶性中子吸收剂使用。基于该物理性质,硝酸钆常被用做可溶中子毒物,添加到涉及核反应的工艺设备中，用于调节反应性。
[0003]由于钆的浓度对反应性的影响极大，须保证钆浓度满足要求，确保临界安全。目前，行业内主要通过取样测量的方法(如分光光度法)得到钆的浓度，秦山重水堆即采用该方法测量钆的浓度。但取样测量的方法存在延时性，无法实时给出当前的钆浓度值，且样品通常具有高放射性，可能会对分析人员和设备造成辐射危害。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种钆浓度在线监测方法及装置，测量及时，可以实时给出当前的钆浓度值，减少辐射危害。
[0005]解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是提供一种钆浓度在线监测方法，包括以下步骤：
[0006]通过中子源发射中子束射入盛放待测量溶液的测量腔，部分中子与待测量溶液中的核素
157
Gd和
155
Gd发生俘获反应转换成特定能量的γ射线；
[0007]通过中子探测器测量经过测量腔未反应的中子计数；
[0008]通过γ射线探测器测量测量腔内反应产生的γ射线计数；
[0009]根据中子计数获取钆浓度修正因子，根据钆浓度修正因子、γ射线计数得到修正后的钆浓度。
[0010]优选的是，所述步骤根据中子计数获取钆浓度修正因子具体为：
[0011]测量腔内不含Gd的待测量溶液时，通过中子探测器测量经过测量腔的中子计数，获取到中子计数标准值C0；
[0012]测量腔内含不同Gd浓度的待测量溶液时，通过中子探测器测量经过测量腔的中子计数，获取到中子计数测量值C
i
；
[0013]通过中子计数测量值C
i
、中子计数标准值C0，得到钆浓度修正因子f
i
，其计算公式如下：
[0014][0015]优选的是，含Gd的待测量溶液为硝酸钆溶液、硫酸钆溶液、氯化钆溶液。
[0016]优选的是，所述步骤根据钆浓度修正因子、γ射线计数得到修正后的钆浓度具体为：
[0017]测量腔内含不同Gd浓度的待测量溶液时，通过γ射线探测器测量反应产生的γ射线计数，获取到γ射线计数测量值A
i
；
[0018]通过γ射线计数测量值A
i
、钆浓度修正因子f
i
，得到修正后的γ射线计数A
i,c
，其计算公式如下：
[0019][0020]根据修正后的γ射线计数A
i,c
，计算出待测量溶液的钆浓度值。
[0021]优选的是，所述步骤根据修正后的γ射线计数A
i,c
，计算出待测量溶液的钆浓度值P的公式为：
[0022][0023]其中，A为校准常数线性表达式，δ为中子与钆的俘获截面，ε为γ射线探测器对特定能量γ射线的探测效率，S为γ射线探测器对特定能量γ射线的测量灵敏度。
[0024]优选的是，校准常数线性表达式A通过已知浓度的钆溶液进行标定，利用试验数据通过最小二乘法拟合得到。
[0025]优选的是，测量腔内的待测量溶液的浓度不超过1g/L。
[0026]本专利技术还提供一种上述钆浓度在线监测方法的钆浓度在线监测装置，包括：
[0027]测量腔，用于盛放待测量溶液；
[0028]中子源，设置于测量腔外，中子源用于发射中子束射入测量腔，部分中子与待测量溶液中的核素
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Gd和
155
Gd发生俘获反应转换成特定能量的γ射线；
[0029]γ射线探测器，设置于测量腔外，γ射线探测器用于测量测量腔内反应产生的γ射线计数，并发送给控制器；
[0030]中子探测器，设置于测量腔外，中子探测器用于测量经过测量腔未反应的中子计数，并发送给控制器；
[0031]控制器，用于根据γ射线计数获取钆浓度修正因子，根据钆浓度修正因子、中子计数得到修正后的钆浓度。
[0032]优选的是，测量腔的厚度为5～15cm。
[0033]优选的是，测量腔的厚度为8cm。
[0034]优选的是，中子源、中子探测器在测量腔的两侧相对设置。
[0035]优选的是，γ射线探测器、中子探测器设置于测量腔的同侧，且中子探测器位于γ射线探测器、测量腔之间。
[0036]本专利技术中的钆浓度在线监测方法及装置，通过联合测量γ射线和中子得到钆浓度的在线监测方法，钆浓度测量及时，可以实时给出当前的钆浓度值，减少了高放射性的钆溶液对于分析人员和设备造成的辐射危害。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例2中的钆浓度在线监测装置的结构示意图；
[0038]图2是本专利技术实施例2中在0～2MeV下的γ射线计数的标准曲线图；
[0039]图3是本专利技术实施例2中在3～4MeV下的γ射线计数的标准曲线图。
[0040]图中：1
‑
测量腔；2
‑
中子源；3
‑
γ射线探测器；4
‑
中子探测器；5
‑
γ射线；6
‑
中子射
线；7
‑
中子；8
‑
钆原子核；9
‑
激发态原子核；10
‑
中子束。
具体实施方式
[0041]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。
[0042]下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
[0043]实施例1
[0044]本实施例提供一种钆浓度在线监测方法，包括以下步骤：
[0045]通过中子源发射中子束射入盛放待测量溶液的测量腔，部分中子与待测量溶液中的核素
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Gd和
155
Gd发生俘获反应转换成特定能量的γ射线；
[0046]通过中子探测器测量经过测量腔未反应的中子计数；
[0047]通过γ射线探测器测量测量腔内反应产生的γ射线计数；
[0048]根据中子计数获取钆浓度修正因子，根据钆浓度修正因子、γ射线计数得到修正后的钆浓度。
[0049]本实施例还提供一种上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钆浓度在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：通过中子源发射中子束射入盛放待测量溶液的测量腔，部分中子与待测量溶液中的核素
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Gd和
155
Gd发生俘获反应转换成特定能量的γ射线；通过中子探测器测量经过测量腔未反应的中子计数；通过γ射线探测器测量测量腔内反应产生的γ射线计数；根据中子计数获取钆浓度修正因子，根据钆浓度修正因子、γ射线计数得到修正后的钆浓度。2.根据权利要求1所述的钆浓度在线监测方法，其特征在于，所述步骤根据中子计数获取钆浓度修正因子具体为：测量腔内不含Gd的待测量溶液时，通过中子探测器测量经过测量腔的中子计数，获取到中子计数标准值C0；测量腔内含不同Gd浓度的待测量溶液时，通过中子探测器测量经过测量腔的中子计数，获取到中子计数测量值C
i
；通过中子计数测量值C
i
、中子计数标准值C0，得到钆浓度修正因子f
i
，其计算公式如下：3.根据权利要求1或2所述的钆浓度在线监测方法，其特征在于，所述步骤根据钆浓度修正因子、γ射线计数得到修正后的钆浓度具体为：测量腔内含不同Gd浓度的待测量溶液时，通过γ射线探测器测量反应产生的γ射线计数，获取到γ射线计数测量值A
i
；通过γ射线计数测量值A
i
、钆浓度修正因子f
i
，得到修正后的γ射线计数A
i,c
，其计算公式如下：根据修正后的γ射线计数A
i,c
，计算出待测量溶液的钆浓度值。4.根据权利要求3所述的钆浓度在线监测方法，其特征在于，所述步骤根据修正后的γ射线计数A...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢永骥，张伟，王欣，秦文超，刘伟容，林爽，吴志强，宋晓鹏，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：