一种核燃料棒有源检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种核燃料棒有源检测方法，包括：获取标准核燃料棒芯块活化前、活化后的特征γ射线计数曲线，获取待测核燃料棒芯块活化前、活化后的特征γ射线计数曲线；对标准核燃料棒芯块活化前、活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到标准核燃料棒的最终计数曲线，对待测核燃料棒芯块活化前、活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到待测核燃料棒的最终计数曲线；计算得到待测核燃料棒的芯块丰度，以及，判断待测核燃料的芯块丰度是否合格。本发明专利技术还公开一种核燃料棒有源检测系统。本发明专利技术可对核燃料棒的芯块年龄进行校正，消除由于芯块年龄不同而造成的误判，延长

【技术实现步骤摘要】
一种核燃料棒有源检测方法及系统


[0001]本专利技术属于核工程
，具体涉及一种核燃料棒有源检测方法及系统。

技术介绍

[0002]核燃料棒是反应堆释放热量的单元体，是反应堆的核心部件。核燃料棒在反应堆运行时处于强中子场中，要经受高温、高压、高流速冷却剂的冲刷，同时承受裂变物质的化学作用和复杂的机械载荷，以及蒸汽腐蚀，工作条件十分苛刻。当核燃料棒内芯块的丰度等制造特征与其设计数值不一致时，将会造成反应堆堆芯反应性偏离预期，从而增加反应堆的控制难度，影响反应堆运行。因此，必须在核燃料棒组装完成之后、装入燃料组件之前，对其内部装入的所有芯块进行100％的丰度检查。
[0003]目前，核燃料棒有源检测装置一般使用0.3～1.2mg的
252
Cf中子源对核燃料棒进行活化，再通过2
‑
4只带孔的闪烁体探测器探测核燃料棒内自
235
U或其它易裂变材料活化产物发射的γ射线强度来推算核燃料棒内芯块的丰度特征参数。
[0004]由于
252
Cf的半衰期为2.7年，装入1.2mg的
252
Cf中子源的设备在经过不到两个半衰期的时间(小于5年)后，中子产额会下降，活化能力会减弱，此时核燃料棒内芯块基体自发发射的γ射线强度在闪烁体探测器探测到的γ射线强度中的比例会增加，并达到可识别程度。然而，相同丰度的芯块的自发发射γ射线强度与芯块经过最后一次化工转化的时间(芯块年龄)相关，导致装入相同丰度不同年龄的芯块的核燃料棒经有源检测设备活化后所探测到的γ射线强度将出现不一致，从而造成将
235
U丰度合格的核燃料棒误判为不合格的问题。
[0005]当中子源衰变至质量小于0.3mg后，就需要在核燃料棒有源检测装置内装入新的
252
Cf中子源，以避免由于芯块年龄不同造成频繁的误判。但是，目前在国内尚不能生产
252C
f中子源，需要从俄罗斯、美国进口，价格昂贵，导致核燃料棒的生产成本居高不下。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种核燃料棒有源检测方法及系统，可对核燃料棒的芯块年龄进行校正，消除由于芯块年龄不同而造成的误判，延长
252
Cf中子源的使用寿命或减小
252
Cf中子源的初始装量，降低成本。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供一种核燃料棒有源检测方法，包括：
[0009]获取标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，获取待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线；
[0010]对标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到标准核燃料棒的最终计数曲线，对待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线进行
计算，得到待测核燃料棒的最终计数曲线；
[0011]基于标准核燃料棒的最终计数曲线和待测核燃料棒的最终计数曲线，计算得到待测核燃料棒的芯块丰度，以及，判断待测核燃料的芯块丰度是否合格。
[0012]优选的是，获取标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，具体包括：
[0013]分别采集单个探测器检测到的标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线特征信息，得到多条第一计数曲线；
[0014]分别采集单个探测器检测到的标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线特征信息，得到多条第二计数曲线；
[0015]将多条第一计数曲线进行移位累加，得到所述标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线；
[0016]将多条第二计数曲线进行移位累加，得到所述标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线。
[0017]优选的是，获取待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，具体包括：
[0018]分别采集单个探测器检测到的待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线特征信息，得到多条第三计数曲线；
[0019]分别采集单个探测器检测到的待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线特征信息，得到多条第四计数曲线；
[0020]将多条第三计数曲线进行移位累加，得到所述待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线；
[0021]将多条第四计数曲线进行移位累加，得到所述待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线。
[0022]优选的是，对标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到标准核燃料棒的最终计数曲线，和，对待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到待测核燃料棒的最终计数曲线，具体包括：
[0023]基于标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，或者，基于待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，计算得到年龄校正系数；
[0024]基于年龄校正系数，计算得到所述标准核燃料棒的最终计数曲线和所述待测核燃料棒的最终计数曲线。
[0025]优选的是，基于标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，或者，基于待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，计算得到年龄校正系数，具体包括：
[0026]在标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上分别确定其对应的标准/待测核燃料棒的首端和末端，并将标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线上对应标准/待测核燃料棒
的首端的点设为标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线的起始点和将标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上对应标准/待测核燃料棒的首端的点设为标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线的起始点；
[0027]基于同一根标准/待测核燃料棒的同一位置分别在标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上的任意两个时间点的计数值，计算得到所述年龄校正系数，计算公式如下：
[0028]F＝(C
A1
‑
C
A2
)/(C
B1
‑
C
B2
)
[0029]式中，F为年龄校正系数，C
A1
为标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上的第一时间点的计数值，C
A2
为标准/ 待测核燃料棒芯块活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核燃料棒有源检测方法，包括：获取标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，获取待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线；对标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到标准核燃料棒的最终计数曲线，对待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到待测核燃料棒的最终计数曲线；基于标准核燃料棒的最终计数曲线和待测核燃料棒的最终计数曲线，计算得到待测核燃料棒的芯块丰度，以及，判断待测核燃料的芯块丰度是否合格。2.根据权利要求1所述的核燃料棒有源检测方法，其特征在于，获取标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，具体包括：分别采集单个探测器检测到的标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线特征信息，得到多条第一计数曲线，分别采集单个探测器检测到的标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线特征信息，得到多条第二计数曲线；将多条第一计数曲线进行移位累加，得到所述标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线，将多条第二计数曲线进行移位累加，得到所述标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线；获取待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，具体包括：分别采集单个探测器检测到的待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线特征信息，得到多条第三计数曲线，分别采集单个探测器检测到的待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线特征信息，得到多条第四计数曲线；将多条第三计数曲线进行移位累加，得到所述待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线，将多条第四计数曲线进行移位累加，得到所述待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线。3.根据权利要求2所述的核燃料棒有源检测方法，其特征在于，对标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到标准核燃料棒的最终计数曲线，以及，对待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到待测核燃料棒的最终计数曲线，具体包括：基于标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，或者，基于待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测
核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，计算得到年龄校正系数；基于年龄校正系数，计算得到所述标准核燃料棒的最终计数曲线和所述待测核燃料棒的最终计数曲线。4.根据权利要求3所述的核燃料棒有源检测方法，其特征在于，基于标准核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，或者，基于待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线，计算得到年龄校正系数，具体包括：在标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上分别确定其对应的标准/待测核燃料棒的首端和末端，并将标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线上对应标准/待测核燃料棒的首端的点设为标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线的起始点和将标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上对应标准/待测核燃料棒的首端的点设为标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线的起始点，基于同一根标准/待测核燃料棒的同一位置分别在标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线和标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上的任意两个时间点的计数值，计算得到所述年龄校正系数，计算公式如下：F＝(C
A1
‑
C
A2
)/(C
B1
‑
C
B2
)式中，F为年龄校正系数，C
A1
为标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上的第一时间点的计数值，C
A2
为标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上的第二时间的计数值，C
B1
为标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线上的第一时间点的计数值，C
B2
为标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线上的第二时间点的计数值。5.根据权利要求4所述的核燃料棒有源检测方法，其特征在于，基于年龄校正系数，得到所述标准核燃料棒的最终计数曲线和所述待测核燃料棒的最终计数曲线，具体包括：将标准/待测核燃料棒的各个位置在标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上的计数值分别减去标准/待测核燃料棒的同一位置在标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线上的计数值与所述年龄校正系数的乘积，得到标准/待测核燃料棒上的各个位置的计数曲线最终计数值，其中，计数曲线最终计数值的计算式为：C
F
＝C
AA
－F
×
C
BA
式中，C
F
为计数曲线最终计数值，C
AA
为标准/待测核燃料棒芯块活化后的特征γ射线计数曲线上的计数值，C
BA
为标准/待测核燃料棒芯块活化前的特征γ射线计数曲线上的计数值，F为年龄校正系数；基于标准/待测核燃料棒的各个位置的计数曲线最终计数值，分别得到所述标准核燃料棒的最终计数曲线和所述待测核燃料棒的最终计数曲线。6.根据权利要求5所述的核燃料棒有源检测方法，其特征在于，基于标准核燃料棒的最终计数曲线和待测核燃料棒的最终计数曲线，计算得到待测核燃料棒的芯块丰度，具体包括：基于标准核燃料棒的不同位置的芯块丰度值与标准核燃料棒的最终计数曲线进行拟合，得到标准核燃料棒的丰度
‑
计数关系方程；
将待测核燃料棒的最终计数曲线上的每一个计数值代入到标准核燃料棒的丰度
‑
计数关系方程，得到待测核燃料棒的丰度曲线；基于待测核燃料棒的丰度曲线，得到待测核燃料棒不同位置处的芯块丰度；将待测核燃料棒不同位置处的芯块丰度与核燃料棒检测技术指标进行对比，根据对比结果判断待测燃料棒的芯块丰度是否合格。7.一种核燃料棒有源检测系统，其特征在于，包括中子活化单元、探测单元、以及数据采集处理单元，所述中子活化单元，用于对核燃料棒芯块进行中子活化；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长虹，刘明，张雷，马金波，黄少川，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：