【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于放射性废物管理，涉及一种放射性废物清洁解控测量装置，具体涉及一种基于大面积塑料闪烁体和能谱测量的适用于清洁解控的测量设备以及基于该测量设备实现对放射性废物清洁解控的测量方法。
技术介绍
1、放射性废物最小化是我国核电放射性废物管理的重要目标。国际原子能机构(iaea)规定核电厂放射性废物应通过适当的技术方法和运行管理，使放射性废物的产生量减少到合理可行、尽量低的水平。
2、核电厂运行期间产生的放射性固体废物可分为工艺废物和技术废物两大类，其中部分放射性废物的活度浓度极低或未沾污放射性。若能将该类放射性废物测量筛选，识别出可清洁解控的放射性废物，将是一种减小核电厂放射性固废产生量的重要方法。
3、国家标准gb 18871-2002、gb 17567-2009和gb 27742-2011中给出了放射性废物清洁解控的活度限值。为获得放射性废物中核素的活度浓度，目前采用的方法和存在的问题主要有：
4、(1)通过对放射性废物进行代表性取样，取样后，样品送实验室制样、测量和计算分析。该方法取样量大、耗材长、分析成本高，同时工作增加了工作人员的受照剂量。
5、(2)目前有开发基于1个或多个高纯锗探头的测量系统，该类系统通过能量分辨率高的高纯锗探测器对放射性废物中核素的活度浓度进行现场直接测量分析。由于高纯锗探头体积较小，采用1个探测器，不能满足于清洁解控对核素探测下限的要求。而采用多个高纯锗探头进行同时测量的方式，设备成本高、系统维护复杂。
6、(3)部分的解控测量装置
7、(4)应用于x光机前放射探测领域的探测器，只能对物件是否含有放射性进行定性判定，无放射性核素识别能力，不能计算核素活度浓度，不适用于放射性废物清洁解控测量领域。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种基于大面积塑料闪烁体和能谱测量的适用于清洁解控的测量设备。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
3、一种适用于清洁解控的测量设备，包括传输装置和测量装置，所述测量装置包括壳体和形成在所述壳体内的上部腔体和下部腔体，所述上部腔体由屏蔽体围合形成，所述上部腔体内设置有塑料闪烁体探测器组，所述下部腔体内设置有高纯锗探测器和信号处理装置，所述高纯锗探测器的探头延伸至所述上部腔体的底部；所述传输装置用于将放射性废物传输至所述上部腔体内。所述测量装置上部腔体和所述测量装置下部腔体之间为密封隔离。
4、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述塑料闪烁体探测器组用于测量放射性废物的总放射性(各种核素的放射性总和)；所述高纯锗探测器用于获得放射性废物的核素种类和活度浓度比例。
5、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述屏蔽体包括侧屏蔽体、顶屏蔽体和底屏蔽体；所述探测器组包括对应的侧探测器组、顶探测器组和底探测器组；所述探测器组形成用于对放射性废物进行测量的测量腔室；测量时，放射性废物容纳在所述测量腔室内。即侧屏蔽体、顶屏蔽体和底屏蔽体共同构成测量装置的屏蔽结构，各屏蔽体从外到内依次由铅、铜、锡三种材料构成，实现对放所述核废物桶中的射性废物低本底测量。
6、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述顶探测器组和底探测器组的整体尺寸相同，且中心点位于同一竖直线上；所述高纯锗探测器的探头位于该竖直线上。
7、根据本专利技术的一些优选实施方面，包括安装于所述顶探测器组中间位置的3d成像探头，所述3d成像探头用于获取放射性废物的填充高度、几何尺寸等图像信息，通过图像信息计算放射性废物的探测效率。3d成像探头一般用于测量放置于托盘上的放射性物料。
8、根据本专利技术的一些优选实施方面，每组所述侧探测器组包括多个条状塑料闪烁体探测器，多个条状塑料闪烁体探测器位于同一竖直平面上，并沿宽度方向排列；每个条状塑料闪烁体探测器包括光电倍增管和条状塑料闪烁体。
9、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述顶探测器组包括多个方形塑料闪烁体探测器；多个方形塑料闪烁体探测器位于同一水平面上；每个方形塑料闪烁体探测器包括光电倍增管和方形塑料闪烁体。
10、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述顶探测器组包括多个缺角塑料闪烁体探测器；多个缺角塑料闪烁体探测器位于同一水平面上；每个缺角塑料闪烁体探测器包括光电倍增管和缺角塑料闪烁体。
11、根据本专利技术的一些优选实施方面，多个缺角塑料闪烁体的缺角相互靠近形成供高纯锗探测器的探头穿过的孔洞。
12、4组大面积塑料闪烁体侧探测器组和大面积塑料闪烁体顶探测器组、大面积塑料闪烁体底探测器组共同构成测量腔室，完成对所述核废物桶的总放射性4π测量；高纯锗探测器用于获得所述核废物桶中的核素种类和活度浓度比例，结合总放射性测量结果，得到放射性废物中各放射性核素的活度浓度。
13、优选地，4组大面积塑料闪烁体侧探测器组，每组探测器包括5个结构相同的大面积条状塑料闪烁体探测器；所述大面积塑料闪烁体顶探测器组包括4个结构相同的大面积方形塑料闪烁体探测器；所述大面积塑料闪烁体底探测器组包括4个结构相同的大面积缺角方形塑料闪烁体探测器。通过上述28个塑料闪烁体探测器构成的4π测量腔室，实现对核废物桶中放射性热点识别或活度分布测量。
14、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述高纯锗探测器依次包括探头、传热冷指和电制冷器；所述探头穿过所述孔洞并正对所述测量腔室的中心位置。所述传热冷指穿过所述测量装置底屏蔽体，即所述高纯锗探测器探头位于所述测量装置上部腔体内，所述电制冷器位于所述测量装置下部腔体内。
15、优选地，所述测量装置下部腔体内可安装干燥和恒温装置，以提高测量设备运行的稳定性。
16、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述信号处理装置包括信号读出与电源系统、信号运算与控制系统、上位pc机和多道分析器。所述信号读出与电源系统实现对28个塑料闪烁体探测器提供高压、低压并将塑料闪烁体探测器脉冲信号转换为ttl信号；所述多道分析器用于对高纯锗探测器进行能谱分析，并将分析结果传输至所述信号运算与控制系统；所述信号运算与控制系统中的信号处理和逻辑控制由fpga(可编程逻辑门阵列)实现，完成对塑料闪烁体探测器系、高纯锗探测器和3d成像探头输出信号的实时分析和处理，并将处理结果发送至上位pc机。
17、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述传输装置包括机架、设置在所述机架上的传送带和驱动器；所述驱动器用于驱动传送带移动，所述传送带用于带动所述放射性废物进出所述测量装置。所述机架的下方设置有可调高度架脚，用于调节放射性废物传输装置的高度和水平度。
18、根据本专利技术的一些优选实施方面，还包括核废物桶和移动托盘，核废物桶用于装填放射性废物，移动托盘用于承载所述核废物桶。放射性废本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于清洁解控的测量设备，其特征在于，包括传输装置和测量装置，所述测量装置包括壳体和形成在所述壳体内的上部腔体和下部腔体，所述上部腔体由屏蔽体围合形成，所述上部腔体内设置有塑料闪烁体探测器组，所述下部腔体内设置有高纯锗探测器和信号处理装置，所述高纯锗探测器的探头延伸至所述上部腔体的底部；所述传输装置用于将放射性废物传输至所述上部腔体内。
2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述塑料闪烁体探测器组用于测量放射性废物的总放射性；所述高纯锗探测器用于获得放射性废物的核素种类和活度浓度比例。
3.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述屏蔽体包括侧屏蔽体、顶屏蔽体和底屏蔽体；所述探测器组包括对应的侧探测器组、顶探测器组和底探测器组；所述探测器组形成用于对放射性废物进行测量的测量腔室；测量时，放射性废物容纳在所述测量腔室内。
4.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：所述顶探测器组和底探测器组的整体尺寸相同，且中心点位于同一竖直线上；所述高纯锗探测器的探头位于该竖直线上。
5.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在
6.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：每组所述侧探测器组包括多个条状塑料闪烁体探测器，多个条状塑料闪烁体探测器位于同一竖直平面上，并沿宽度方向排列；每个条状塑料闪烁体探测器包括光电倍增管和条状塑料闪烁体。
7.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：所述顶探测器组包括多个方形塑料闪烁体探测器；多个方形塑料闪烁体探测器位于同一水平面上；每个方形塑料闪烁体探测器包括光电倍增管和方形塑料闪烁体。
8.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：所述顶探测器组包括多个缺角塑料闪烁体探测器；多个缺角塑料闪烁体探测器位于同一水平面上；每个缺角塑料闪烁体探测器包括光电倍增管和缺角塑料闪烁体。
9.根据权利要求8所述的测量设备，其特征在于：多个缺角塑料闪烁体的缺角相互靠近形成供高纯锗探测器的探头穿过的孔洞。
10.根据权利要求9所述的测量设备，其特征在于：所述高纯锗探测器依次包括探头、传热冷指和电制冷器；所述探头穿过所述孔洞并正对所述测量腔室的中心位置。
11.根据权利要求1-10任意一项所述的测量设备，其特征在于：所述信号处理装置包括信号读出与电源系统、信号运算与控制系统、上位机和多道分析器；所述信号读出与电源系统用于对塑料闪烁体探测器组提供高压和低压并将塑料闪烁体探测器组获得的脉冲信号转换为TTL信号；所述多道分析器用于对高纯锗探测器进行能谱分析，并将分析结果传输至所述信号运算与控制系统；所述信号运算与控制系统用于完成对塑料闪烁体探测器组、高纯锗探测器和3D成像探头输出信号的实时分析和处理，并将处理结果发送至上位机。
12.根据权利要求1-10任意一项所述的测量设备，其特征在于：所述传输装置包括机架、设置在所述机架上的传送带和驱动器；所述驱动器用于驱动传送带移动，所述传送带用于带动所述放射性废物进出所述测量装置。
13.一种基于权利要求1-12任意一项所述的测量设备的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
14.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于：所述核素的活度浓度按式(1)～式(3)计算得到：
15.根据权利要求14所述的测量方法，其特征在于：所述易测核素指能够通过大面积塑料闪烁体直接测量的核素，所述难测核素指无法通过大面积塑料闪烁体或高纯锗直接测量的核素。
16.根据权利要求14所述的测量方法，其特征在于：所述比例因子为各核素活度在总活度中所占的比例。
17.根据权利要求14或16所述的测量方法，其特征在于：所述比例因子通过如下步骤得到：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于清洁解控的测量设备，其特征在于，包括传输装置和测量装置，所述测量装置包括壳体和形成在所述壳体内的上部腔体和下部腔体，所述上部腔体由屏蔽体围合形成，所述上部腔体内设置有塑料闪烁体探测器组，所述下部腔体内设置有高纯锗探测器和信号处理装置，所述高纯锗探测器的探头延伸至所述上部腔体的底部；所述传输装置用于将放射性废物传输至所述上部腔体内。
2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述塑料闪烁体探测器组用于测量放射性废物的总放射性；所述高纯锗探测器用于获得放射性废物的核素种类和活度浓度比例。
3.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述屏蔽体包括侧屏蔽体、顶屏蔽体和底屏蔽体；所述探测器组包括对应的侧探测器组、顶探测器组和底探测器组；所述探测器组形成用于对放射性废物进行测量的测量腔室；测量时，放射性废物容纳在所述测量腔室内。
4.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：所述顶探测器组和底探测器组的整体尺寸相同，且中心点位于同一竖直线上；所述高纯锗探测器的探头位于该竖直线上。
5.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：包括安装于所述顶探测器组中间位置的3d成像探头，所述3d成像探头用于获取放射性废物的图像信息。
6.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：每组所述侧探测器组包括多个条状塑料闪烁体探测器，多个条状塑料闪烁体探测器位于同一竖直平面上，并沿宽度方向排列；每个条状塑料闪烁体探测器包括光电倍增管和条状塑料闪烁体。
7.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：所述顶探测器组包括多个方形塑料闪烁体探测器；多个方形塑料闪烁体探测器位于同一水平面上；每个方形塑料闪烁体探测器包括光电倍增管和方形塑料闪烁体。
8.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：所述顶探测器组包括多个缺角塑料闪烁体探测器；多个缺角塑料闪烁体探测器位于同一水平...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦君，杨立涛，孙雪峰，赵锋，朱鑫，贺一帆，姚建林，钱光磊，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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