CN106568785A - 一种含铀液体中铀含量的在线测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铀液体中铀含量的在线测量装置及测量方法，所述在线测量装置，包括在工艺管道上设置的旁路管道，所述旁路管道上设置有α探测器，α探测器连接有计数器。本发明通过在工艺管道上设置旁路管道，将工艺管道中被监测的含铀液体引入旁路管道，在旁路管道采用α探测器对于²³⁸U发出的α射线数量进行测量，通过α射线数量获得铀含量，避免对工艺运行工艺管道的大面积、不安全改动，能够满足实现、在线测量的目的；如此，本发明避免了现有测量方式导致的过程繁琐、时间长、无法实现实时监测的问题。

Description

一种含铀液体中铀含量的在线测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及核探测/核分析技术领域，具体涉及一种含铀液体中铀含量的在线测量装置及测量方法。

背景技术

临界安全是任何核活动的第一要素，是核工程建设的生命线，在燃料元件研制过程中，核临界安全控制主要以几何控制和浓度控制为主，通常燃料板/棒、燃料组件工艺以所用容器、设备、台架等计算尺寸为依据进行几何控制，燃料化工转化大都以含铀管道、容器中液体含量进行浓度控制，传统的方式以工艺监控点取样-实验室分析的模式反馈监测情况，过程繁琐、时间长、无法实现实时监测，这完全不能满足小批量、甚至工程建设的需求，必须采取在线实时监测的方式以给出及时、可靠的数据，保障工艺生产的安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铀液体中铀含量的在线测量装置，实现核燃料分离、提纯；化工、乏燃料后处理等领域中含铀液体实时、在线测量，以解决现有测量方式导致的过程繁琐、时间长、无法实现实时监测的问题。

此外，本发明还提供一种基于上述测量装置的测量方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种含铀液体中铀含量的在线测量装置，包括与工艺管道连通的旁路管道，所述旁路管道上设置有α探测器，α探测器连接有计数器。

现有铀含量的测量方式主要是以工艺监控点取样-实验室分析的模式反馈监测情况，过程繁琐、时间长、无法实现实时监测，这完全不能满足小批量、甚至工程建设的需求。

现有的测量方式适用于静态的含铀液体，但是因不能实现在线检测导致不适用于生产工艺流动态的含铀液体。

本发明所述α探测器为现有技术，用于探测含铀液体中²³⁸U材料中4.396 MeV和4.364MeV两个能量特征峰发出的α射线；所述计数器为现有技术，用于对α探测器获取的α射线进行计数；所述工艺管道是生产工艺中含铀液体的通道，所述旁路管道与工艺管道连通，使得工艺管道内的含铀液体部分进入到旁路管道，以便于实现在线检测，旁路管道可以与工艺管道形成回路，也可以不形成回路。

本发明从采样方式上区别于现有技术，现有技术是对工艺管道内的含铀液体进行定期取样，然后测量；本发明是通过在工艺管道上设置旁路管道，在旁路管道实现在线检测，不会影响工艺管道的正常运作。

本发明从测量原理上区别于现有技术，本发明采用的是通过α探测器探测探测含铀液体中²³⁸U材料中4.396 MeV和4.364MeV两个能量特征峰发出的α射线，区别于现有的其他技术，本发明的测量方式简单及时，其测量的数据准确，尤其是对于高浓度的含铀液体测量。

本发明从测量对象上区别于现有技术，本发明是对管道中流动的含铀液体测量，区别于现有技术对容器或管道中静止的含铀固体测量。

本发明通过在工艺管道上设置旁路管道，将工艺管道中被监测的含铀液体引入旁路管道，在旁路管道采用α探测器对于²³⁸U发出的α射线数量进行测量，通过α射线数量获得铀含量，避免对工艺运行工艺管道的大面积、不安全改动，能够满足实现、在线测量的目的；如此，本发明避免了现有测量方式导致的过程繁琐、时间长、无法实现实时监测的问题。

本发明以²³⁸U材料中4.396 MeV和4.364MeV2个能量特征峰为探测目标，通过α探测器探α射线并通过计数器计数，通过α射线数量获得²³⁸U的含量，再根据²³⁵U/²³⁸U富集度比，实现含铀液体中铀含量在线测量目的，同时，采用α探测器测量具有结构简单，反应灵敏，测量效果准确及时的优点。

进一步地，旁路管道与工艺管道形成回路。

所述回路具体是指含铀液体由工艺管道进入旁路管道测量后又重新回到工艺管道。

回路设置可将被监测含铀液体返回原有工艺管道，不导致放射性废液的积存，无放射性废物产生，装置环保、安全。

进一步地，旁路管道上设置有用于控制含铀液体进入的电磁阀。

所述电磁阀为现有技术，为全自动切换开关，实现自动化将含铀液体导入旁路管道，提高自动程度与操作的方便性。

进一步地，旁路管道上设置有检测区，所述α探测器设置在检测区上，所述检测区的内径大于其两端管道的内径。

检测区的内径设置的较大，有利于α探测器对α射线的探测。

进一步地，α探测器与含铀液体接触的一端设置有ZnS(Ag)涂层，在ZnS(Ag)涂层外包裹有迈拉膜。

所述ZnS(Ag)涂层和迈拉膜均为现有技术，具有极强的耐酸性。

以耐酸极强的迈拉膜和ZnS(Ag)涂层作为大面积（高灵敏）α探测器的保护层，确保α探测器的长久耐用和安全保障。

一种含铀液体中铀含量在线测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1）、α射线数量与含铀液体²³⁸U含量关系的建立：

a1）、在工艺管道内分别注入不同²³⁸U浓度的含铀液体，在旁路管道上分别通过α探测器探测²³⁸U发出的α射线，并由计数器对α射线的数量进行计数，测得各个浓度下的α射线的数量；

b1）、以²³⁸U浓度为横坐标，以相对应的α射线数量为纵坐标，获得²³⁸U浓度和α射线数量的曲线；

c1）、对步骤b1）获得的曲线进行最小二乘拟合，获得²³⁸U含量的标准曲线；

2）、待测含铀液体铀含量的测定：

a2）、在工艺管道内注入待测含铀液体，通过α探测器探测²³⁸U发出的α射线，并由计数器对α射线的数量进行计数；

b2）、将获得的α射线数量代入步骤c1）获得的²³⁸U含量的标准曲线，测得²³⁸U含量；

c2）、再根据²³⁵U/²³⁸U富集度比，获得含铀液体中总铀的含量。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过在工艺管道上设置旁路管道，将工艺管道中被监测的含铀液体引入旁路管道，在旁路管道采用α探测器对于²³⁸U发出的α射线数量进行测量，通过α射线数量获得铀含量，避免对工艺运行工艺管道的大面积、不安全改动，能够满足实现、在线测量的目的；如此，本发明避免了现有测量方式导致的过程繁琐、时间长、无法实现实时监测的问题。

2、本发明采用α探测器测量α射线，具有结构简单，反应灵敏，测量效果准确及时的优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是在线测量装置的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-迈拉膜，2- ZnS(Ag)涂层，3-α探测器，4-计数器，5-电磁阀，6-旁路管道，7-工艺管道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，一种含铀液体中铀含量的在线测量装置，包括与工艺管道7连通的旁路管道6，所述旁路管道6上设置有α探测器3，α探测器3连接有计数器4，所述旁路管道6一端与工艺管道7连通，另一端与废液槽连通（图未示），所述旁路管道6上在α探测器3的前端设置有电磁阀5；所述α探测器3与含铀液体接触的一端设置有ZnS(Ag)涂层2，在ZnS(Ag)涂层2外包裹有迈拉膜1。

实施例2：

如图1所示，本实施例基于实施例1，所述旁路管道6与工艺管道7形成回路；述旁路管道6上在α探测器3的两端均设置有电磁阀5。

实施例3：

如图1所示，本实施例基于实施例1或实施例2，所述旁路管道6上设置有检测区，所述α探测器3设置在检测区上，所述检测区的内径大于其两端管道的内径。

一种在线测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1）、α射线数量与含铀液体²³⁸U含量关系的建立：

a1）、在工艺管道7内分别注入不同²³⁸U浓度为10mg/L、100 mg/L、500 mg/L、1000 mg/L、2000 mg/L、4000 mg/L、8000 mg/L、10000 mg/L的含铀液体，在旁路管道（6）上分别通过α探测器3探测²³⁸U发出的α射线，并由计数器4对α射线的数量进行计数，测得各个浓度下的α射线的数量；

b1）、以²³⁸U浓度为横坐标，以相对应的α射线数量为纵坐标，获得²³⁸U浓度和α射线数量的曲线；

c1）、对步骤b1）获得的曲线进行最小二乘拟合，获得²³⁸U含量的标准曲线；

2）、待测含铀液体铀含量的测定：

a2）、在工艺管道7内注入待测含铀液体，通过α探测器3探测²³⁸U发出的α射线，并由计数器4对α射线的数量进行计数；

b2）、将获得的α射线数量代入步骤c1）获得的²³⁸U含量的标准曲线，测得²³⁸U含量；

c2）、再根据²³⁵U/²³⁸U富集度比，获得含铀液体中总铀的含量。

其中，²³⁵U/²³⁸U富集度比为已知。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含铀液体中铀含量的在线测量装置，其特征在于，包括与工艺管道（7）连通的旁路管道（6），所述旁路管道（6）上设置有α探测器（3），α探测器（3）连接有计数器（4）。

2.根据权利要求1所述的一种含铀液体中铀含量的在线测量装置，其特征在于，所述旁路管道（6）与工艺管道（7）形成回路。

3.根据权利要求1所述的一种含铀液体中铀含量的在线测量装置，其特征在于，所述旁路管道（6）上设置有用于控制含铀液体进入的电磁阀（5）。

4.根据权利要求1所述的一种含铀液体中铀含量的在线测量装置，其特征在于，所述旁路管道（6）上设置有检测区，所述α探测器（3）设置在检测区上，所述检测区的内径大于其两端管道的内径。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种含铀液体中铀含量的在线测量装置，其特征在于，所述α探测器（3）与含铀液体接触的一端设置有ZnS(Ag)涂层（2），在ZnS(Ag)涂层（2）外包裹有迈拉膜（1）。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的在线测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、α射线数量与含铀液体²³⁸U含量关系的建立：

a1）、在工艺管道（7）内分别注入不同²³⁸U浓度的含铀液体，在旁路管道（6）上分别通过α探测器（3）探测²³⁸U发出的α射线，并由计数器（4）对α射线的数量进行计数，测得各个浓度下的α射线的数量；

b1）、以²³⁸U浓度为横坐标，以相对应的α射线数量为纵坐标，获得²³⁸U浓度和α射线数量的曲线；

c1）、对步骤b1）获得的曲线进行最小二乘拟合，获得²³⁸U含量的标准曲线；

2）、待测含铀液体铀含量的测定：

a2）、在工艺管道（7）内注入待测含铀液体，通过α探测器（3）探测²³⁸U发出的α射线，并由计数器（4）对α射线的数量进行计数；

b2）、将获得的α射线数量代入步骤c1）获得的²³⁸U含量的标准曲线，测得²³⁸U含量；

c2）、再根据²³⁵U/²³⁸U富集度比，获得含铀液体中总铀的含量。