高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统，该系统包括：CZT探测单元，用于探测管道中沉积放射性物质；扫描旋转机构，设置在管道外部，用于承载所述CZT探测单元；控制处理单元，用于控制所述CZT探测单元沿着所述扫描旋转机构实现沿管道径向与轴向的扫描旋转探测，完成管道辐射源项在线测量。本发明专利技术通过对管道源项进行原位测量，获取系统不同工况下的源项信息。系统不同工况下的源项信息。系统不同工况下的源项信息。

【技术实现步骤摘要】
高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统


[0001]本专利技术是关于一种高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统，涉及核辐射


技术介绍

[0002]高温气冷堆采取在线不停堆换料的燃料循环方式，这使得其厂房内的辐射场分布、设备与管道布置和压水堆有显著差别。因此，燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统的设计无法套用现有成熟的产品设备，必须根据高温堆的特点展开专门设计。
[0003]目前缺少在线测量设备，只能切开管道进行取样送到实验室分析，这种方法不仅造成管道破坏，而且无法获取管道中关心位置的辐射源分布信息。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够对管道源项进行原位测量的高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供的是技术方案为：一种高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统，该系统包括：
[0006]CZT探测单元，用于探测管道中沉积放射性物质；
[0007]扫描旋转机构，设置在管道外部，用于承载所述CZT探测单元；
[0008]控制处理单元，用于控制所述CZT探测单元沿着所述扫描旋转机构实现沿管道径向与轴向的扫描旋转探测，完成管道辐射源项在线测量。
[0009]进一步地，所述CZT探测单元采用CZT半球型探测器。
[0010]进一步地，所述扫描旋转机构包括两个半圆形导轨和两个直线导轨，两个所述直线导轨沿管道轴向平行间隔设置；两个所述半圆形导轨在两个所述直线导轨内侧相对设置成弧形轨道，且能够沿着直线轨道直线运动；每一所述半圆形导轨上均通过滑块滑动设置所述CZT半球形探测器，所述控制处理单元控制所述CZT半球形探测器沿着所述直线导轨和弧形轨道运动实现沿管道径向与轴向的扫描旋转探测。
[0011]进一步地，每一所述半圆形导轨的滑块上还设置有剂量探测单元，所述控制处理单元获取所述剂量探测单元探测的数据，当所述剂量探测单元探测到的剂量率大于设定值时，所述控制处理单元控制所述CZT半球形探测器停止采集。
[0012]进一步地，每一所述半圆形导轨的滑块上还设置屏蔽体，所述屏蔽体通过销轴设置在所述CZT半球形探测器的前端，当所述剂量探测单元探测到剂量超标时，所述控制处理单元控制所述屏蔽体旋转置于所述CZT半球形探测器的前端，以降低所述CZT半球形探测器接受到的射线照射。
[0013]进一步地，该在线测量系统还包括数据处理单元，用于对所述CZT探测单元探测结果进行分析处理。
[0014]进一步地，所述数据处理单元包括测量分析系统；所述测量分析系统包括数据采
集模块、能量刻度模块、能谱分析模块和核素识别模块；所述数据采集模块，用于完成数据的采集传输显示与实时刷新；所述能谱分析模块，用于对采集的谱线数据进行处理；所述能量刻度模块，用于将获得多通道的信号转换成对应的能量，得到能谱数据；所述核素识别模块，用于对能谱数据进行分析处理，完成核素的活度计算、气载源项与沉积源项区分以及计算石墨粉尘沉积水平与燃料故障水平。
[0015]进一步地，根据气载源项与沉积源项不同的γ能谱特征峰的能量不同对气载源项与沉积源项区分进行区分。
[0016]进一步地，计算石墨粉尘的沉积质量，包括：根据标准样品中活度与石墨粉尘的质量关系，通过沉积活度测量结果，折算管道中石墨粉尘的沉积质量。
[0017]进一步地，计算燃料故障水平包括：
[0018]利用同一循环周期中燃耗测量系统测得的完整燃料球的活度水平、在线测量的沉积活度，计算单个燃料球的粉尘沉积比率、评估管道磨蚀给燃料球造成的质量亏损；
[0019]根据燃料球工艺制造的参数，选取反应故障水平的质量亏损数值，根据过球数及质量亏损，计算燃料球的故障水平。
[0020]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下特点：1、本专利技术的扫描旋转机构设置在管道外部，控制处理单元控制CZT探测单元沿着扫描旋转机构实现沿管道径向与轴向的扫描旋转探测，完成管道辐射源项在线测量，因此本专利技术通过CZT探测单元旋转和移动，可以获取管道源项的分布信息，对管道源项进行原位测量，获取系统不同工况下的源项信息。2、本专利技术可拆卸，能够测量不同位置管道的源项信息。3、本专利技术的CZT半球形探测器的前端通过销轴活动设置屏蔽体，避免管道中流动燃料球的高辐射剂量对CZT半球形探测器产生的辐照损伤情况，用以降低在大剂量时CZT半球形探测器所照射的剂量率。综上，本专利技术可以广泛应用于高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量。
附图说明
[0021]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0022]图1为本专利技术实施例的在线测量系统结构示意图；
[0023]图2(a)为本专利技术实施例的燃料装卸系统球管内粉尘源项的CZT能谱模型；
[0024]图2(b)为本专利技术实施例的目标源项仿真数据；
[0025]图3为本专利技术实施例的CZT半球探测器对
232
Th的响应；
[0026]图4为本专利技术实施例的屏蔽体结构示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例的CZT探测单元结构与销轴安装示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例CZT探测单元及屏蔽体整体结构示意图；
[0029]图7为本专利技术实施例伺服系统组成示意图；
[0030]图8为本专利技术实施例测量分析系统的原理图。
具体实施方式
[0031]应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进
行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
[0032]为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
[0033]燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统设计需要考虑以下因素：空间有限、高本底辐射干扰和和核素种类多，其中：
[0034]空间有限：高温堆燃料装卸系统所经过的舱室内，管道走向复杂且管道周围异形设备居多，造成可用探测空间狭小。管道周围径向空间仅60cm，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统，其特征在于，该系统包括：CZT探测单元，用于探测管道中沉积放射性物质；扫描旋转机构，设置在管道外部，用于承载所述CZT探测单元；控制处理单元，用于控制所述CZT探测单元沿着所述扫描旋转机构实现沿管道径向与轴向的扫描旋转探测，完成管道辐射源项在线测量。2.根据权利要求1所述的高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统，其特征在于，所述CZT探测单元采用CZT半球型探测器。3.根据权利要求2所述的高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统，其特征在于，所述扫描旋转机构包括两个半圆形导轨和两个直线导轨，两个所述直线导轨沿管道轴向平行间隔设置；两个所述半圆形导轨在两个所述直线导轨内侧相对设置成弧形轨道，且能够沿着直线轨道直线运动；每一所述半圆形导轨上均通过滑块滑动设置所述CZT半球形探测器，所述控制处理单元控制所述CZT半球形探测器沿着所述直线导轨和弧形轨道运动实现沿管道径向与轴向的扫描旋转探测。4.根据权利要求3所述的高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统，其特征在于，每一所述半圆形导轨的滑块上还设置有剂量探测单元，所述控制处理单元获取所述剂量探测单元探测的数据，当所述剂量探测单元探测到的剂量率大于设定值时，所述控制处理单元控制所述CZT半球形探测器停止采集。5.根据权利要求4所述的高温气冷堆燃料装卸系统管道辐射源项在线测量系统，其特征在于，每一所述半圆形导轨的滑块上还设置屏蔽体，所述屏蔽体通过销轴设置在所述CZT半球形探测器的前端，当所述剂量探测单元探测到剂量超标时，所述控制处理单元控制所述屏蔽体旋转置于所述CZT半球形探测器的前端，以降低所述CZT半球形探测器接...

【专利技术属性】
技术研发人员：方晟，张作义，董玉杰，熊威，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：