CN107481775B - 一种反应堆用样品辐照器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应堆用样品辐照器，包括储水箱、辐照管、辐照箱、引水管、插件、光电传感器、探测器、管连器。所述的储水箱设置在辐照箱的上方，辐照管、引水管的下端分别竖直置于辐照箱内，辐照管上端竖直贯穿储水箱中央，引水管上端竖直贯穿储水箱的底部，辐照管、引水管均与储水箱、辐照箱分别固定连接；插件固定设置在辐照箱的底部，光电传感器固定设置在储水箱上方的辐照管上，探测器固定设置在储水箱与辐照箱之间的辐照管上；所述的管连器与储水箱、辐照管、辐照箱分别固定连通。本发明的反应堆的用样品辐照器具有在反应堆活性区外悬停冷却超剂量样品和排出辐照管底部积水的功能，更有利于环境和工作人员的辐射防护，运行的稳定性和安全性好。

Description

一种反应堆用样品辐照器

技术领域

本发明属于中子活化样品辐照技术及放射性同位素制备技术领域，具体涉及一种反应堆用样品辐照器。

背景技术

中子活化分析采用反应堆的热中子对样品进行辐照活化，并用γ谱仪等核分析仪器对活化后的样品中指定放射性核素进行定性与定量分析。对于含有长寿命核素的活化样品，同大多数用于放射性同位素生产的靶件一样，可以采用人工方法将样品盒装在辐照盒内送入辐照孔道进行较长时间的辐照，然后将辐照盒取出并转运至热室内取出辐照后的样品盒，再放入铅罐转移至指定地点进行样品处理与测量。而对于半衰期只有分钟级甚至秒量级的样品，往往需要辐照的时间很短，而且对辐照条件和样品传输与处理速度等有很高的要求，特别是对于大批量多品种样品的连续辐照，则需要建立具有自动进样辐照和辐照后的样品快速传输功能的自动化装置，并采用正压或负压方式实现样品盒在各工作区之间的传输，这种气动传输装置俗称“跑兔装置”。

辐照器是跑兔装置中安全指标要求最高的组件，其底部安装在反应堆的活性区内，功能是实现样品在反应堆内的安全辐照。我国从20世纪70年代开始，中国工程物理研究院和中国原子能科学研究院等，在其反应堆上建设了简易的跑兔装置，主要用于制样实验室与反应堆辐照区之间单一的点对点的样品传输，所用的辐照器仅为具有进气和排气功能的双层套管。尽管目前国内在用的跑兔装置有了一定程度的改进，但辐照器的结构和功能一直没有明显的改进，现有的辐照器在高湿度环境条件下长时间运行后，空气中的水蒸气容易在辐照器及其外连接的管道内壁上凝结，并集结在辐照器底部（没在反应堆池水中辐照器和管道可能出现微渗漏，堆池水也会进入辐照箱），存在空气中被活化的尘埃或摩擦辐照箱内壁的掉粉粘附在样品盒上，进而污染样品或污染样品测量管、制样间、样品暂存器等设施和设备的安全隐患，往往需要事先通入干燥的热空气去湿处理。另，现有的辐照器缺少样品盒出堆时在线的辐射剂量监测、超剂量样品盒在堆内非活性区悬停冷却等技术和功能，存在超剂量样品盒在长距离的转运过程中对其经过的环境空间和工作人员造成辐射危害的安全隐患。而具有防范辐照箱内凝集水污染样品盒及测量管、制样间、样品暂存器等设备和设施，防止超剂量样品盒传输造成环境和人员辐射危害，具备超剂量样品盒在反应堆活性区外的堆水池内悬停冷却功能的更加安全的辐照器尚未见公开报道。

发明内容

为了克服现有技术中的辐照器存在不具有防范辐照箱内积水污染样品盒及测量管等器物、出堆样品盒在线辐射剂量监测、在堆内非活性区悬停冷却超剂量样品盒等技术和功能的不足，消除超剂量样品盒在长距离的转运过程中对其经过的环境空间和工作人员造成辐射危害和被污染样品盒传输的安全隐患，本发明提供一种反应堆用样品辐照器。

实现本发明的技术方案如下：

本发明的一种反应堆用样品辐照器，其特点是，所述的反应堆用样品辐照器包括储水箱、辐照管、辐照箱、引水管、插件、光电传感器、探测器、管连器，其连接关系是，所述的储水箱设置在辐照箱的上方，辐照管、引水管的下端分别竖直置于辐照箱内，辐照管上端竖直贯穿储水箱中央，引水管上端竖直贯穿储水箱的底部，辐照管、引水管均与储水箱、辐照箱分别固定连接；插件固定设置在辐照箱的底部，光电传感器固定设置在储水箱上方的辐照管上，探测器固定设置在储水箱与辐照箱之间的辐照管上；所述的管连器与储水箱、辐照管、辐照箱分别固定连通。

所述的管连器包含四根管道和四个电磁阀；其中，管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ从上至下一次水平设置，管道Ⅳ竖直设置并与管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ分别连通，在管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ、管道Ⅳ上分别设置有电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ；所述的管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ的一端依次与储水箱、辐照管、辐照箱固定联通。

一种反应堆用样品辐照器，其特点是：所述的储水箱的顶部、底部分别固定设置有液位传感器、排水管，在排水管上固定设置有电磁阀Ⅴ；所述的辐照管的底部设置有一通孔，在辐照管内的底部设置有弹簧垫，样品盒置于辐照管内；所述的插件与外接的反应堆内的固定装置插接，辐照管的上端外接进样装置。

所述的引水管的上端与储水箱的顶部之间有一间隙，引水管的下端与辐照箱的底部之间有一间隙；所述的辐照管底与辐照箱之间有一间隙。

所述的光电传感器、液位传感器、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ、电磁阀Ⅴ分别与外接的控制器电连接；所述的探测器与外接的计量器电连接。

所述的管道Ⅰ的另一端通过管道外接真空罐，管道Ⅲ的另一端通过管道外接压缩空气罐，管道Ⅱ的另一端与管道Ⅳ的中部连通。

本发明的一种反应堆用样品辐照器的简要工作原理是：在外接控制器的指令下，打开电磁阀Ⅰ，先将辐照管底的积水抽入储水箱（如果有积水）后，关闭电磁阀Ⅰ；同时打开管连器上的电磁阀Ⅳ和外接的进样器连接压缩空气罐管道上的电磁阀，将进样器中的样品盒送入辐照管进行辐照。辐照完毕，控制器再指令同时打开管连器上的电磁阀Ⅲ和样品接收器直通大气管道上的电磁阀，压缩空气将辐照管底的样品盒途经探测器检测合格后送至接收器。当探测器检测出堆样品盒超剂量时，控制器立即关闭电磁阀Ⅲ、打开电磁阀Ⅱ，样品盒将被抽回到辐照管并悬停在辐照管与管道Ⅱ连通处冷却足够长的时间，直到样品盒的剂量满足要求后，打开关闭电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ，再将样品盒传送至样品接收器。当液位传感器指示储水箱内的水位超限时，打开电磁阀Ⅴ，排空储水箱。

本发明的一种反应堆用样品辐照器在外接控制器的控制下，通过有序开关相关电磁阀，并通过光电传感器、探测器等监测，能够预防辐照箱内积水污染样品盒及测量管等器物，具备出堆样品盒在线辐射剂量监测、在堆内非活性区悬停冷却超剂量样品盒等功能。本发明的反应堆用样品辐照器的结构紧凑，更有利于提高中子活化分析系统的自动化程度，运行的稳定性和安全性好。

附图说明

图1为本发明的一种反应堆用样品辐照器的总体结构示意图；

图中，1.储水箱 2.辐照管 3.辐照箱 4.引水管 5.插件 6.光电传感器 7.探测器 8.电磁阀Ⅰ 9.电磁阀Ⅱ 10.电磁阀Ⅲ 11.电磁阀Ⅵ 12.管道Ⅰ 13.管道Ⅱ14.管道Ⅲ 15.管道Ⅳ 16.液位传感器 17.排水管 18.电磁阀Ⅴ 19.弹簧垫 20.样品盒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

图1为本发明的一种反应堆用样品辐照器总体结构示意图。在图1中，本发明的一种反应堆用样品辐照器，包括储水箱1、辐照管2、辐照箱3、引水管4、插件5、光电传感器6、探测器7、管连器，其连接关系是，所述的储水箱1设置在辐照箱3的上方，辐照管2、引水管4的下端分别竖直置于辐照箱3内，辐照管2上端竖直贯穿储水箱1中央，引水管4上端竖直贯穿储水箱1的底部，辐照管2、引水管4均与储水箱1、辐照箱3分别固定连接；插件5固定设置在辐照箱3的底部，光电传感器6固定设置在储水箱1上方的辐照管2上，探测器7固定设置在储水箱1与辐照箱3之间的辐照管2上；所述的管连器与储水箱1、辐照管2、辐照箱3分别固定连通；

所述的管连器包含四根管道和四个电磁阀；其中，管道Ⅰ12、管道Ⅱ13、管道Ⅲ14从上至下一次水平设置，管道Ⅳ15竖直设置并与管道Ⅰ12、管道Ⅱ13、管道Ⅲ14分别连通，在管道Ⅰ12、管道Ⅱ13、管道Ⅲ14、管道Ⅳ15上分别设置有电磁阀Ⅰ8、电磁阀Ⅱ9、电磁阀Ⅲ10、电磁阀Ⅳ11；所述的管道Ⅰ12、管道Ⅱ13、管道Ⅲ14的一端依次与储水箱1、辐照管2、辐照箱3固定联通；

所述的储水箱1的顶部、底部分别固定设置有液位传感器16、排水管17，在排水管17上固定设置有电磁阀Ⅴ18；所述的辐照管2的底部设置有一通孔，在辐照管2内的底部设置有弹簧垫19，样品盒20置于辐照管2内；所述的插件5与外接的反应堆内的固定装置插接，辐照管2的上端外接进样装置；

所述的引水管4的上端与储水箱1的顶部之间有一间隙，引水管4的下端与辐照箱3的底部之间有一间隙；所述的辐照管2底与辐照箱3之间有一间隙；

所述的光电传感器6、液位传感器16、电磁阀Ⅰ8、电磁阀Ⅱ9、电磁阀Ⅲ10、电磁阀Ⅳ11、电磁阀Ⅴ18分别与外接的控制器电连接；所述的探测器7与外接的计量器电连接；

所述的管道Ⅰ12的另一端通过管道外接真空罐，管道Ⅲ14的另一端通过管道外接压缩空气罐，管道Ⅱ13的另一端与管道Ⅳ15的中部连通。如图1所示。

本发明的工作流程如下，在外接控制器的指令下，打开电磁阀Ⅰ8，先将辐照管2底的积水抽入储水箱1（如果有积水）后，关闭电磁阀Ⅰ8；控制器指令同时打开外接的进样器连接压缩空气罐管道上的电磁阀和管连器上的电磁阀Ⅳ11，将进样器中的样品盒送入辐照管2进行辐照。辐照完毕，关闭前述电磁阀，再同时打开管连器上的电磁阀Ⅲ10和外接的样品接收器直通大气管道上的电磁阀，压缩空气将辐照管2底的样品盒途经探测器7检测合格后送至接收器。当探测器7检测出堆样品盒20超剂量时，控制器立即关闭电磁阀Ⅲ10、打开电磁阀Ⅱ9，样品盒20将被抽回到辐照管2并悬停在辐照管2与管道Ⅱ13连通处悬停冷却足够长的时间，直到样品盒20的剂量达到要求，再打开电磁阀Ⅲ10、关闭电磁阀Ⅱ9，将辐射剂量合格的样品盒20传送至样品接收器。当液位传感器12指示储水箱1内的水位超限时，打开排水管17上的电磁阀Ⅴ18，排空储水箱1。

本发明的一种反应堆用样品辐照器，辐照管2的内径与样品盒20的外径配合设置，既保证样品盒20在相同气压差下有更快的运动速度，又有利于样品盒20在辐照管2内悬停时的稳定性。

本发明的一种反应堆用样品辐照器，管道Ⅱ13与辐照管2的连通处的相对距离可调，储水箱1与辐照箱3的相对距离可调，以保证储水箱1的位置高于反应堆池水面，而且样品盒20在辐照管2内悬停的位置高于反应堆活性区而低于堆池水面。

在本实施例中，探测器7设置在管道Ⅱ13与辐照管2的连通处的同一高度位置，有利于对悬停在此处的样品盒20的辐射剂量进行连续的跟踪监测。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，探测器7固定设置在光电传感器6上方的辐照管2上。

在本实施例中，需要多次启动悬停冷却的样品盒20进出辐照管2的程序，以对样品盒20的辐射剂量进行定时或不定时的跟踪监测。

Claims (6)

1.一种反应堆用样品辐照器，其特征是：所述的反应堆用样品辐照器包括储水箱(1)、辐照管(2)、辐照箱(3)、引水管(4)、插件(5)、光电传感器(6)、探测器(7)、管连器，其连接关系是，所述的储水箱(1)设置在辐照箱(3)的上方，辐照管(2)、引水管(4)的下端分别竖直置于辐照箱(3)内，辐照管(2)上端竖直贯穿储水箱(1)中央，引水管(4)上端竖直贯穿储水箱(1)的底部，辐照管(2)、引水管(4)均与储水箱(1)、辐照箱(3)分别固定连接；插件(5)固定设置在辐照箱(3)的底部，光电传感器(6)固定设置在储水箱(1)上方的辐照管(2)上，探测器(7)固定设置在储水箱(1)与辐照箱(3)之间的辐照管(2)上；所述的管连器与储水箱(1)、辐照管(2)、辐照箱(3)分别固定连通。

2.根据权利要求1所述的反应堆用样品辐照器，其特征是：所述的管连器包含四根管道和四个电磁阀；其中，管道Ⅰ(12)、管道Ⅱ(13)、管道Ⅲ(14)从上至下依次水平设置，管道Ⅳ(15)竖直设置并与管道Ⅰ(12)、管道Ⅱ(13)、管道Ⅲ(14)分别连通，在管道Ⅰ(12)、管道Ⅱ(13)、管道Ⅲ(14)、管道Ⅳ(15)上分别设置有电磁阀Ⅰ(8)、电磁阀Ⅱ(9)、电磁阀Ⅲ(10)、电磁阀Ⅳ(11)；所述的管道Ⅰ(12)、管道Ⅱ(13)、管道Ⅲ(14)的一端依次与储水箱(1)、辐照管(2)、辐照箱(3)固定联通。

3.根据权利要求1所述的反应堆用样品辐照器，其特征是：所述的储水箱(1)的顶部、底部分别固定设置有液位传感器(16)、排水管(17)，在排水管(17)上固定设置有电磁阀Ⅴ(18)；所述的辐照管(2)的底部设置有一通孔，在辐照管(2)内的底部设置有弹簧垫(19)，样品盒(20)置于辐照管(2)内；所述的插件(5)与外接的反应堆内的固定装置插接，辐照管(2)的上端外接进样装置。

4.根据权利要求1所述的反应堆用样品辐照器，其特征是：所述的引水管(4)的上端与储水箱(1)的顶部之间有一间隙，引水管(4)的下端与辐照箱(3)的底部之间有一间隙；所述的辐照管(2)底与辐照箱(3)之间有一间隙。

5.根据权利要求2或3所述的反应堆用样品辐照器，其特征是：所述的光电传感器(6)、液位传感器(16)、电磁阀Ⅰ(8)、电磁阀Ⅱ(9)、电磁阀Ⅲ(10)、电磁阀Ⅳ(11)、电磁阀Ⅴ(18)分别与外接的控制器电连接；所述的探测器(7)与外接的计量器电连接。

6.根据权利要求2所述的反应堆用样品辐照器，其特征是：所述的管道Ⅰ(12)的另一端通过管道外接真空罐，管道Ⅲ(14)的另一端通过管道外接压缩空气罐，管道Ⅱ(13) 的另一端与管道Ⅳ(15)的中部连通。