CN107257601A - 智能化辐射防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化中子发射器防护系统，包括液晶显示设备、中子隔离屏、中子发射器和中子浓度检测器，所述中子隔离屏设置在所述中子发射器的周围，用于对所述中子发射器逃逸的中子进行屏蔽，所述中子浓度检测器用于检测所述中子发射器逃逸的中子浓度，所述中子浓度检测器在检测到的所述中子发射器逃逸的中子浓度超限时，发出中子浓度报警信号，所述液晶显示设备与所述中子浓度检测器连接，用于实时显示所述中子发射器逃逸的中子浓度。通过本发明，能够提高对中子发射器的防护能力。

Description

智能化辐射防护系统

技术领域

本发明涉及中子发射领域，尤其涉及一种智能化辐射防护系统。

背景技术

自由中子和原子核的碰撞是弹性碰撞，其遵循宏观下两小球弹性碰撞时的动量法则。当被碰撞的原子核很重时，原子核只会有很小的速度；但是，若是碰撞的对象是和中子质量差不多质子，则质子和中子会以几乎相同的速度飞出。这类的碰撞将会因为制造出的离子而被侦测到。

中子的电中性让它不仅很难侦测，也很难被控制。电中性使得我们无法以电磁场来加速、减速或是束缚中子。自由中子仅对磁场有很微弱的作用(因为中子存在磁矩)。真正能有效控制中子的只有核作用力。我们唯一能控制自由中子运动的方式只是放置原子核堆在它们的运动路径上，让中子和原子核碰撞藉以吸收之。这种以中子撞击原子核的反应在核反应中扮演重要角色，也是核子武器运作的原理。自由中子则可由核衰变、核反应或高能反应等中子源产生。

发明内容

中子发射器在发射过程中逃逸的中子对附近工作人员能够造成一定的身体危害。为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化中子发射器防护系统，搭建了中子隔离屏、中子发射器和中子浓度检测器，所述中子隔离屏设置在所述中子发射器的周围，用于对所述中子发射器逃逸的中子进行屏蔽，所述中子浓度检测器用于检测所述中子发射器逃逸的中子浓度，同时改善了中子发射器的内部结构，提高中子发射器的发射速度。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化中子发射器防护系统，所述系统包括中子隔离屏、中子发射器和中子浓度检测器，所述中子隔离屏设置在所述中子发射器的周围，用于对所述中子发射器逃逸的中子进行屏蔽，所述中子浓度检测器用于检测所述中子发射器逃逸的中子浓度。

更具体地，在所述智能化中子发射器防护系统中：所述中子浓度检测器在检测到的所述中子发射器逃逸的中子浓度超限时，发出中子浓度报警信号。

更具体地，在所述智能化中子发射器防护系统中，还包括：液晶显示设备，与所述中子浓度检测器连接，用于实时显示所述中子发射器逃逸的中子浓度；其中，所述液晶显示设备还用于显示所述中子浓度报警信号。

更具体地，在所述智能化中子发射器防护系统中，还包括：

离子源设备，包括灯丝、等离子体室、中间电极、磁场线圈、阳极孔、扩张杯、阳极、冷却管道和进气管，所述灯丝插入所述等离子体室的左端并伸入到所述等离子体室中，以形成所述离子源设备的阴极，所述中间电极内嵌入在所述等离子体室的内壁上，所述磁场线圈设置在所述等离子体室的上下两侧，所述阳极孔、所述扩张杯和所述阳极都内嵌入在所述等离子体室的右端上，所述冷却管道伸入到所述等离子体室的内壁中，所述进气管插入所述等离子体室的左端；

离子源供电设备，与所述离子源设备连接，用于为所述离子源设备供电，所述离子源供电设备包括磁场电源、灯丝电源和弧压电源，所述弧压电源用于经过电阻分压后在所述灯丝与所述中间电极之间提供电位差，还用于经过电阻分压后在所述中间电极和所述阳极之间提供电位差，所述灯丝电源与所述灯丝连接，为所述灯丝供电，所述磁场电源与所述磁场线圈连接，为所述磁场线圈供电；

所述中子发射器，包括屏蔽罩、中子输出口、冷却管、高压电缆、绝缘环、靶片、多级加速电极和真空泵，所述屏蔽罩用于实现对所述离子源设备、所述多级加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆的屏蔽，所述屏蔽罩包括前端屏蔽壳体和后端屏蔽壳体，所述前端屏蔽壳体用于容纳所述离子源设备，所述后端屏蔽壳体耦合所述前端屏蔽壳体，用于容纳所述多级加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆，所述中子输出口设置在所述后端屏蔽壳体的上表面，所述真空泵与所述后端屏蔽壳体容纳空间连通，用于将所述后端屏蔽壳体容纳空间抽成真空以形成真空腔体，所述高压电缆插入在所述真空腔体的右端，所述绝缘环设置在所述高压电缆的外部，所述靶片设置在所述多级加速电极和所述高压电缆之间；

导向设备，耦合所述中子发射器以向地层发射快中子脉冲，快中子脉冲被导向设备周围的介质减速成为热中子后被地层介质吸收，使得热中子密度逐渐衰减；密度检测设备，设置在导向设备的附近，用于检测热中子密度以作为实时热中子密度输出；

地层宏观俘获截面值测量设备，与所述密度检测设备连接，接收所述实时热中子密度，确定所述实时热中子密度减少到1/e所需用的时间以作为衰减时间，并基于所述衰减时间确定地层宏观俘获截面值；流体类型确定设备，与所述地层宏观俘获截面值测量设备连接，用于基于所述地层宏观俘获截面值确定地层孔隙内填充的流体类型并作为目标流体类型输出，所述目标流体类型为油层、气层或者水层；

其中，所述离子源供电设备还包括分压电阻，与所述弧压电源连接，用于对所述弧压电源提供的电压进行分压；所述中子隔离屏还与所述中子浓度检测器连接，用于在接收到所述中子浓度报警信号时，自动打开，在未接收到所述中子浓度报警信号时，自动关闭。

更具体地，在所述智能化中子发射器防护系统中：所述高压电缆位于高压接头的中心柱上，所述绝缘环设置在所述高压接头的外表面上。

更具体地，在所述智能化中子发射器防护系统中：所述高压接头内还包括冷却管和变压器油管。

更具体地，在所述智能化中子发射器防护系统中：所述冷却管和所述变压器油管都设置在所述高压电缆和所述绝缘环之间。

更具体地，在所述智能化中子发射器防护系统中：所述分压电阻的阻值为2兆欧，所述弧压电源提供的电压为500伏特。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的智能化中子发射器防护系统的结构方框图。

附图标记：1中子隔离屏；2中子发射器；3中子浓度检测器

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的智能化中子发射器防护系统的实施方案进行详细说明。

中子(Neutron)是组成原子核的核子之一。中子是组成原子核构成化学元素不可缺少的成分(注意：氕原子不含中子)，虽然原子的化学性质是由核内的质子数目确定的，但是如果没有中子，由于带正电荷质子间的排斥力(质子带正电，中子不带电)，就不可能构成除只有一个质子的氢之外的其他元素。中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。

中子发生器由中子管和靶端高压电源组成，中子管和靶端高压电源密封在不锈钢筒内，并在钢筒内冲入气体。高压电源由一系列的倍压线路组成，他的作用是输出高压。中子管的结构较为复杂，通常由气体存储器、离子源、加速系统组成。

当前的中子发生器无法克服中子逃逸的技术问题，为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化中子发射器防护系统，能够有效屏蔽中子发生器的逃逸中子，提高中子发生器的工作效率。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化中子发射器防护系统的结构方框图，所述系统包括中子隔离屏、中子发射器和中子浓度检测器。

其中，所述中子隔离屏设置在所述中子发射器的周围，用于对所述中子发射器逃逸的中子进行屏蔽，所述中子浓度检测器用于检测所述中子发射器逃逸的中子浓度。

接着，继续对本发明的智能化中子发射器防护系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述智能化中子发射器防护系统中：

所述中子浓度检测器在检测到的所述中子发射器逃逸的中子浓度超限时，发出中子浓度报警信号。

所述智能化中子发射器防护系统还可以包括：

液晶显示设备，与所述中子浓度检测器连接，用于实时显示所述中子发射器逃逸的中子浓度；

其中，所述液晶显示设备还用于显示所述中子浓度报警信号。

所述智能化中子发射器防护系统还可以包括：

离子源设备，包括灯丝、等离子体室、中间电极、磁场线圈、阳极孔、扩张杯、阳极、冷却管道和进气管，所述灯丝插入所述等离子体室的左端并伸入到所述等离子体室中，以形成所述离子源设备的阴极，所述中间电极内嵌入在所述等离子体室的内壁上，所述磁场线圈设置在所述等离子体室的上下两侧，所述阳极孔、所述扩张杯和所述阳极都内嵌入在所述等离子体室的右端上，所述冷却管道伸入到所述等离子体室的内壁中，所述进气管插入所述等离子体室的左端；

离子源供电设备，与所述离子源设备连接，用于为所述离子源设备供电，所述离子源供电设备包括磁场电源、灯丝电源和弧压电源，所述弧压电源用于经过电阻分压后在所述灯丝与所述中间电极之间提供电位差，还用于经过电阻分压后在所述中间电极和所述阳极之间提供电位差，所述灯丝电源与所述灯丝连接，为所述灯丝供电，所述磁场电源与所述磁场线圈连接，为所述磁场线圈供电；

所述中子发射器，包括屏蔽罩、中子输出口、冷却管、高压电缆、绝缘环、靶片、多级加速电极和真空泵，所述屏蔽罩用于实现对所述离子源设备、所述多级加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆的屏蔽，所述屏蔽罩包括前端屏蔽壳体和后端屏蔽壳体，所述前端屏蔽壳体用于容纳所述离子源设备，所述后端屏蔽壳体耦合所述前端屏蔽壳体，用于容纳所述多级加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆，所述中子输出口设置在所述后端屏蔽壳体的上表面，所述真空泵与所述后端屏蔽壳体容纳空间连通，用于将所述后端屏蔽壳体容纳空间抽成真空以形成真空腔体，所述高压电缆插入在所述真空腔体的右端，所述绝缘环设置在所述高压电缆的外部，所述靶片设置在所述多级加速电极和所述高压电缆之间；

导向设备，耦合所述中子发射器以向地层发射快中子脉冲，快中子脉冲被导向设备周围的介质减速成为热中子后被地层介质吸收，使得热中子密度逐渐衰减；

密度检测设备，设置在导向设备的附近，用于检测热中子密度以作为实时热中子密度输出；

地层宏观俘获截面值测量设备，与所述密度检测设备连接，接收所述实时热中子密度，确定所述实时热中子密度减少到1/e所需用的时间以作为衰减时间，并基于所述衰减时间确定地层宏观俘获截面值；

流体类型确定设备，与所述地层宏观俘获截面值测量设备连接，用于基于所述地层宏观俘获截面值确定地层孔隙内填充的流体类型并作为目标流体类型输出，所述目标流体类型为油层、气层或者水层；

其中，所述离子源供电设备还包括分压电阻，与所述弧压电源连接，用于对所述弧压电源提供的电压进行分压；

其中，所述中子隔离屏还与所述中子浓度检测器连接，用于在接收到所述中子浓度报警信号时，自动打开，在未接收到所述中子浓度报警信号时，自动关闭。

在所述智能化中子发射器防护系统中：所述高压电缆位于高压接头的中心柱上，所述绝缘环设置在所述高压接头的外表面上。

在所述智能化中子发射器防护系统中：所述高压接头内还包括冷却管和变压器油管。

在所述智能化中子发射器防护系统中：所述冷却管和所述变压器油管都设置在所述高压电缆和所述绝缘环之间。

在所述智能化中子发射器防护系统中：所述分压电阻的阻值为2兆欧，所述弧压电源提供的电压为500伏特。

另外，所述系统还可以包括红外线成像设备，用于对中子发射器的周围实现红外热成像的数据采集，以获得相应的红外图像。

由于黑体辐射的存在，任何物体都依据温度的不同对外进行电磁波辐射。波长为2.0到1000微米的部分称为热红外线。热红外成像通过对热红外敏感CCD对物体进行成像，能反映出物体表面的温度场。热红外在军事、工业、汽车辅助驾驶、医学领域都有广泛的应用。

红外热成像原理并不神秘，从物理学原理分析，人体就是一个自然的生物红外辐射源，能够不断向周围发射和吸收红外辐射。正常人体的温度分布具有一定的稳定性和特征性，机体各部位温度不同，形成了不同的热场。当人体某处发生疾病或功能改变时，该处血流量会相应发生变化，导致人体局部温度改变，表现为温度偏高或偏低。根据这一原理，通过热成像系统采集人体红外辐射，并转换为数字信号，形成伪色彩热图，利用专用分析设备，能够为人体识别和人体医疗等各个应用领域提供方便。

采用本发明的智能化中子发射器防护系统，针对现有技术中中子发射器难以处理逃逸中子的技术问题，通过引入设置在所述中子发射器的周围的中子浓度检测器和中子隔离屏实现对中子发射器逃逸的中子浓度的检测和相应屏蔽操作，尤为重要的是，还通过改进中子发射器的内部架构以及拓展中子发射器的应用领域来减少中子发生器的中子泄露以及提高中子发生器的普适性。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种智能化中子发射器防护系统，包括中子隔离屏、中子发射器和中子浓度检测器，所述中子隔离屏设置在所述中子发射器的周围，用于对所述中子发射器逃逸的中子进行屏蔽，所述中子浓度检测器用于检测所述中子发射器逃逸的中子浓度。

2.如权利要求1所述的智能化中子发射器防护系统，其特征在于：

所述中子浓度检测器在检测到的所述中子发射器逃逸的中子浓度超限时，发出中子浓度报警信号。

3.如权利要求2所述的智能化中子发射器防护系统，其特征在于，还包括：

液晶显示设备，与所述中子浓度检测器连接，用于实时显示所述中子发射器逃逸的中子浓度；

其中，所述液晶显示设备还用于显示所述中子浓度报警信号。

4.如权利要求3所述的智能化中子发射器防护系统，其特征在于，还包括：

离子源设备，包括灯丝、等离子体室、中间电极、磁场线圈、阳极孔、扩张杯、阳极、冷却管道和进气管，所述灯丝插入所述等离子体室的左端并伸入到所述等离子体室中，以形成所述离子源设备的阴极，所述中间电极内嵌入在所述等离子体室的内壁上，所述磁场线圈设置在所述等离子体室的上下两侧，所述阳极孔、所述扩张杯和所述阳极都内嵌入在所述等离子体室的右端上，所述冷却管道伸入到所述等离子体室的内壁中，所述进气管插入所述等离子体室的左端；

离子源供电设备，与所述离子源设备连接，用于为所述离子源设备供电，所述离子源供电设备包括磁场电源、灯丝电源和弧压电源，所述弧压电源用于经过电阻分压后在所述灯丝与所述中间电极之间提供电位差，还用于经过电阻分压后在所述中间电极和所述阳极之间提供电位差，所述灯丝电源与所述灯丝连接，为所述灯丝供电，所述磁场电源与所述磁场线圈连接，为所述磁场线圈供电；

所述中子发射器，包括屏蔽罩、中子输出口、冷却管、高压电缆、绝缘环、靶片、多级加速电极和真空泵，所述屏蔽罩用于实现对所述离子源设备、所述多级加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆的屏蔽，所述屏蔽罩包括前端屏蔽壳体和后端屏蔽壳体，所述前端屏蔽壳体用于容纳所述离子源设备，所述后端屏蔽壳体耦合所述前端屏蔽壳体，用于容纳所述多级加速电极、所述靶片、所述绝缘环和所述高压电缆，所述中子输出口设置在所述后端屏蔽壳体的上表面，所述真空泵与所述后端屏蔽壳体容纳空间连通，用于将所述后端屏蔽壳体容纳空间抽成真空以形成真空腔体，所述高压电缆插入在所述真空腔体的右端，所述绝缘环设置在所述高压电缆的外部，所述靶片设置在所述多级加速电极和所述高压电缆之间；

导向设备，耦合所述中子发射器以向地层发射快中子脉冲，快中子脉冲被导向设备周围的介质减速成为热中子后被地层介质吸收，使得热中子密度逐渐衰减；

密度检测设备，设置在导向设备的附近，用于检测热中子密度以作为实时热中子密度输出；

地层宏观俘获截面值测量设备，与所述密度检测设备连接，接收所述实时热中子密度，确定所述实时热中子密度减少到1/e所需用的时间以作为衰减时间，并基于所述衰减时间确定地层宏观俘获截面值；

流体类型确定设备，与所述地层宏观俘获截面值测量设备连接，用于基于所述地层宏观俘获截面值确定地层孔隙内填充的流体类型并作为目标流体类型输出，所述目标流体类型为油层、气层或者水层；

其中，所述离子源供电设备还包括分压电阻，与所述弧压电源连接，用于对所述弧压电源提供的电压进行分压；

其中，所述中子隔离屏还与所述中子浓度检测器连接，用于在接收到所述中子浓度报警信号时，自动打开，在未接收到所述中子浓度报警信号时，自动关闭。

5.如权利要求4所述的智能化中子发射器防护系统，其特征在于：

所述高压电缆位于高压接头的中心柱上，所述绝缘环设置在所述高压接头的外表面上。

6.如权利要求5所述的智能化中子发射器防护系统，其特征在于：

所述高压接头内还包括冷却管和变压器油管。

7.如权利要求6所述的智能化中子发射器防护系统，其特征在于：

所述冷却管和所述变压器油管都设置在所述高压电缆和所述绝缘环之间。

8.如权利要求7所述的智能化中子发射器防护系统，其特征在于：

所述分压电阻的阻值为2兆欧，所述弧压电源提供的电压为500伏特。