CN106873021A - 核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法及装置，包括：判断主探测器和反符合探测器中同位素探测情况，进行光子计数，将光子计数处理成伽马能谱，分析该伽马能谱，获得核反应堆回路水中放射性同位素种类及含量。本发明能够有效抑制放射性物质发射出的伽马射线的康普顿散射对放射性能谱康普顿坪的贡献，使得伽马能谱放射性本底更低，对放射性核素的探测下限更低，灵敏度更高。

Description

核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法及装置
技术领域
本发明属于放射性同位素测量领域，尤其涉及一种核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法以及装置。
背景技术
核反应堆回路水中放射性物质包括活化产物、燃料元件破损释放的放射性物质和放射性裂变产物等，实时测量回路水中的放射性物质及其活度水平，对于掌握核反应堆的运行状态、维护核反应堆的安全运行具有重要意义。
核反应堆回路水放射性活度测量一般采用取样测量方法，即对回路水进行取样，然后测量样品的伽马能谱，对伽马能谱进行分析，获得测量样品中伽马放射性核素的活度。取样测量的局限在于测量周期长，不能实时掌握反应堆的运行状态，耗费时间、耗费人力。
针对核反应堆回路水放射性物质活度取样测量方法的局限，国内外开展了大量的核反应堆回路水放射性活度在线测量的研究工作。如美国ORTEC公司研制了Sentinel装置。国内，北京智葳科技发展有限公司研制了核电站燃料棒破损监测系统(FDDS)。Sentinel和FDDS均是在核反应堆一回路水中放射性物质活度测量基础上，通过放射性裂变产物分析，判断燃料棒的破损状态。无论是国外的还是国内的回路水放射性物质活度在线测量，都采用高纯锗探测器(或者其他伽马能谱探测器)直接测量回路水(如测量回路水流经的化学取样管道)的伽马射线能量沉积谱，在此基础上分析得到回路水中的放射性物质的含量。
中国船舶重工集团公司第七一九研究所，申请了如下发明专利：一种用于测量压水堆燃料元件破损裂变核素的辐射探测器，该专利仅仅申报用于保护反应堆回路水放射性同位素监测的探测器，与具体方法没有关系。其具体发明描述如下：一种用于测量压水堆燃料元件破损裂变核素的辐射探测器，包括探测器筒体、溴化镧闪烁体、光电倍增管、信号放大传输电路、电磁屏蔽体，其特征是：所述探测器筒体内侧设有锡铜双层散射吸收结构，其中铜层靠近闪烁体一侧，锡层靠近筒体一侧，所述信号放大传输电路采用电荷积分和射极跟随电路对信号进行放大和输出，输出端增设RC滤波电路，所述电磁屏蔽体采用坡莫合金，电磁屏蔽体包裹光电倍增管。
现有核反应堆回路水放射性物质活度在线测量面临的主要问题是，由于反应堆内辐照场形成的活化产物的活度非常高，在进行伽马能谱测量时，由于活化产物的康普顿散射的贡献，使得在线测量时得到的伽马能谱在低能段的康普顿坪可能非常高，使得一些重要的裂变产物的活度的探测下限变得比较高(如Xe-133，其特征能量在82KeV)，降低了仪器的测量灵敏度。
发明内容
本发明的目的是：针对反应堆回路水中放射性同位素活度在线测量受到活化产物干扰的问题，克服现有技术的不足，提供一种核反应堆回路水中放射性同位素活度含量的在线实时测量方法和装置。
本发明的技术方案是：
一种核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法，包括：
步骤一：主探测器和反符合探测器同时对同一核反应堆回路水中放射性同位素进行探测；
步骤二：判断光子计数；
若主探测器有信号，反符合探测器有信号，则不进行光子计数；
若主探测器无信号，反符合探测器有信号，则不进行光子计数；
若主探测器无信号，反符合探测器无信号，则不进行光子计数；
若主探测器有信号，反符合探测器无信号，则进行光子计数；
步骤三：将光子计数处理成反康普顿伽马能谱；
步骤四：分析该伽马能谱，可以得到核反应堆回路水中含有放射性同位素的种类，以及各种放射性同位素的含量。
进一步地，所述反符合探测器安置在可屏蔽环境伽马射线的空间内。
一种核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量装置，包括：
计算机、多道分析器、反符合电路、制冷装置、主探测器、反符合探测器、铅屏蔽室、准直器、支承结构；
所述计算机，用于部署能谱分析软件；
所述多道分析器，用于处理光子计数形成反康普顿伽玛能谱；
所述反符合电路，用于实现反符合功能；
所述制冷装置，用于保证主探测器、反符合探测器在低温条件下稳定工作；
所述主探测器、反符合探测器，用于收集光子计数；
所述铅屏蔽室、准直器，用于屏蔽环境伽玛射线；
所述支承结构，用于安装铅屏蔽室；
进一步地，所述反符合探测器安置于铅屏蔽室内；
进一步地，所述主探测器为高纯锗探测器。
进一步地，所述反符合探测器为闪烁探测器。
进一步地，所述制冷机为电制冷装置。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：能够有效抑制放射性物质发射出的伽马射线的康普顿散射对放射性能谱康普顿坪的贡献，使得伽马能谱放射性本底更低，对放射性核素的探测下限更低，灵敏度更高。
附图说明
图1核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法流程图。
图2核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量装置组成图。
附图标记：1-计算机，2-反康普顿多道分析器，3-反符合电路，4-制冷机，5-主探测器，6-反符合探测器，7-铅屏蔽室，8-准直器，9-被测核反应堆回路，10-支承结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量装置，包括计算机1、反康普顿多道分析器2、反符合电路3、制冷机4、主探测器5、反符合探测器6、铅屏蔽室7、准直器8、支承结构10。
所述反符合电路3安置于铅屏蔽室7内，所述支撑结构10用于安装铅屏蔽室7，所述制冷机4用于保证主探测器在低温下稳定工作。
优选地，制冷机4为电制冷装置、主探测器5为高纯锗探测器、反符合探测器6为闪烁探测器。
探测方法如下：
(1)被测核反应堆回路9不断释放伽马射线，射线通过准直器入射到反符合探测器6和主探测器5；
(2)上述探测器将探测信号传递给反符合电路3，进行计数判断：
若主探测器5有信号，反符合探测器6有信号，不进行光子计数；若主探测器5无信号，反符合探测器6有信号，不进行光子计数；若主探测器5无信号，反符合探测器6无信号，不进行光子计数；若主探测器5有信号，反符合探测器6无信号，进行光子计数；
(3)多道分析器2将反符合电路3得到的光子计数，处理成反康普顿伽马能谱。
(4)通过部署在计算机1中的能谱分析软件，分析获得核反应堆回路水中放射性同位素种类及其含量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：主探测器和反符合探测器同时对同一核反应堆回路水中放射性同位素进行探测；
步骤二：光子计数判断；
若主探测器有信号，反符合探测器有信号，则不进行光子计数；
若主探测器无信号，反符合探测器有信号，则不进行光子计数；
若主探测器无信号，反符合探测器无信号，则不进行光子计数；
若主探测器有信号，反符合探测器无信号，则进行光子计数；
步骤三：将光子计数处理成反康普顿伽马能谱；
步骤四：分析该伽马能谱，得到核反应堆回路水中含有放射性同位素的种类，以及各种放射性同位素的含量。
2.根据权利要求1所述的核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法，其特征在于，所述反符合探测器安置在可屏蔽环境伽马射线的空间内。
3.一种核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量装置，用于实现权利要求1所述的核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法，其特征在于，包括：计算机(1)、多道分析器(2)、反符合电路(3)、制冷机(4)、主探测器(5)、反符合探测器(6)、铅屏蔽室(7)、准直器(8)、支承结构(10)；
所述计算机(1)，用于部署能谱分析软件；
所述反康普顿多道分析器(2)，用于处理光子计数形成反康普顿伽玛能谱；
所述反符合电路(3)，用于实现反符合功能，计算光子计数；
所述制冷机(4)，用于保证主探测器在低温条件下稳定工作；
所述主探测器(5)、反符合探测器(6)，用于探测放射性同位素；
所述铅屏蔽室(7)、准直器(8)，用于屏蔽环境伽玛射线；
所述支承结构(10)，用于安装铅屏蔽室。
4.根据权利要求3所述的核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量装置，其特征在于，所述反符合探测器(6)安置于铅屏蔽室(7)内。
5.根据权利要求3所述的核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量装置，其特征在于，所述主探测器(5)为高纯锗探测器。
6.根据权利要求3所述的核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量装置，其特征在于，所述反符合探测器(6)为闪烁探测器。
7.根据权利要求3-7任意一项所述的核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量装置，其特征在于，所述制冷机(4)为电制冷装置。
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