CN108919330A - 一种1af料液测量设备 - Google Patents

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王仲奇
刘晓琳
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Abstract

本发明属于1AF料液测量技术领域，具体涉及一种1AF料液测量设备，包括混合式K边界/X荧光测量装置，在所述混合式K边界/X荧光测量装置的测量腔(8)的入口处设置无源中子测量装置，所述无源中子测量装置包括与所述测量腔(8)的入口相连的、能够通过1AF料液样品(6)的测量通道(1)，设置在所述测量通道(1)外围的若干He3中子管(4)，连接所述He3中子管(4)的电子学系统。该设备基于现有的混合式K边界/X荧光技术，通过添加中子测量装置，实现了Cm、Pu、U的同时定量测量与分析，为后续开展废包壳中铀钚含量的无源中子分析提供技术途径。

Description

一种1AF料液测量设备
技术领域
本发明属于1AF料液测量技术领域，具体涉及一种1AF料液测量设备。
背景技术
废包壳是乏燃料组件经剪切、酸浸及清洗后的残留物。乏燃料经过冷却和运输后，将进入后处理厂首端工艺线，通过机械法去壳。首先将乏燃料组件中不包含燃料芯的两个端头切掉，并运输至暂存容器内；接着将燃料剪切成小段后装入开口吊篮内，浸入硝酸等溶解液后进行溶芯，将燃料从外壳中溶出；经过反复浸取并清洗后的固体物质即为废包壳，清洗后的溶液即为1AF料液。
在废包壳测量过程中，直接测量废包壳中的U/Pu同位素含量是较为困难的。因此，通常通过选定某个与铀钚含量相关联的特征信号进行测量。在有关废包壳数据分析中，其中所含的Cm244的自发裂变中子所占比例较高，为此通过测量Cm244含量并结合Cm/Pu及Cm/U比进而推算出其中的铀钚含量。
现有混合式K边界/X荧光技术(HKED)可以用于测量1AF料液中的U、Pu元素浓度，但不可获取其中Cm244元素浓度。
发明内容
本发明的目的是基于现有HKED装置，设计一种能够同时测量1AF料液中的Cm、Pu、U元素的测量装置。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种1AF料液测量设备，包括混合式K边界/X荧光测量装置，其中，在所述混合式K边界/X荧光测量装置的测量腔的入口处设置无源中子测量装置，所述无源中子测量装置包括与所述测量腔的入口相连的、能够通过1AF料液样品的测量通道，设置在所述测量通道外围的若干He3中子管，连接所述He3中子管的电子学系统。
进一步，所述测量通道与所述测量腔同轴，所述He3中子管沿所述测量通道的轴向均匀设置。
进一步，还包括设置在所述测量通道与所述He3中子管之间的内层铅屏蔽体。
进一步，所述测量通道通过所述内层铅屏蔽体设置在所述测量腔的入口处。
进一步，还包括设置在所述内层铅屏蔽体外围的外层铅屏蔽体，所述He3中子管设置在所述内层铅屏蔽体与所述外层铅屏蔽体之间的空间内。
进一步，所述内层铅屏蔽体与所述外层铅屏蔽体之间的空间内设有聚乙烯慢化体，聚乙烯慢化体成套筒状，所述He3中子管内嵌在所述聚乙烯慢化体中。
进一步，还包括设置在所述测量通道内的传送装置，所述传送装置能够将所述1AF料液样品运送至所述测量通道内的测量位置，并进而运送到所述测量腔的测量位置，所述传送装置由电机驱动，所述电机由控制软件进行远程控制。
更进一步，所述内层铅屏蔽体的厚度为4cm，所述外层铅屏蔽体的厚度为3cm，所述聚乙烯慢化体的厚度为10cm。
进一步，所述电子学系统用于为所述He3中子管提供高压，并实现对所述He3中子管的信号的采集、放大、整型、收集。
本发明的有益效果在于：
基于现有的混合式K边界/X荧光技术，通过添加中子测量装置，实现了Cm、Pu、U的同时定量测量与分析，为后续开展废包壳中铀钚含量的无源中子分析提供技术途径。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所述一种1AF料液测量设备的示意图；
图中：1-测量通道，2-内层铅屏蔽体，3-聚乙烯慢化体，4-He3中子管，5-外层铅屏蔽体，6-1AF料液样品，7-测量腔测量位置，8-测量腔，9-X荧光探测器，10-K边界探测器，11-K边界/X荧光测量装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明提供的一种1AF料液测量设备，包括混合式K边界/X荧光测量装置11和无源中子测量装置两部分；无源中子测量装置两部分包括：测量通道1、内层铅屏蔽体2、聚乙烯慢化体3、He3中子管4、外层铅屏蔽体5、传送装置、电机、电子学系统。
无源中子测量装置设置在混合式K边界/X荧光测量装置11的测量腔8的入口处，无源中子测量装置的测量通道1与混合式K边界/X荧光测量装置11的测量腔8的入口相连，测量通道1与测量腔8同轴，测量通道1能够通过1AF料液样品6。
He3中子管4为若干根，设置在测量通道1外围，He3中子管4沿测量通道1的轴向均匀设置，He3中子管4连接电子学系统。He3中子管4的管位主要通过蒙特卡罗模拟计算得到。
内层铅屏蔽体2设置在测量通道1与He3中子管4之间。测量通道1通过内层铅屏蔽体2设置在测量腔8的入口处。内层铅屏蔽体2主要用来实现对伽马射线的屏蔽，降低对中子测量结果的影响。
外层铅屏蔽体5设置在内层铅屏蔽体2外围，He3中子管4设置在内层铅屏蔽体2与外层铅屏蔽体5之间的空间内。外层铅屏蔽体5主要用于降低对人体的放射性辐照。这里，综合考虑实际现场空间及安装需求，将该部分加工为满足一定厚度要求的正方体盒子，置于上述结构的外侧。
聚乙烯慢化体3设置在内层铅屏蔽体2与外层铅屏蔽体5之间的空间内，聚乙烯慢化体3成套筒状，He3中子管4内嵌在聚乙烯慢化体3中。
传送装置设置在测量通道1内，传送装置能够将1AF料液样品6运送至测量通道1内的测量位置，并进一步将1AF料液样品6运送到测量腔8的测量位置(图1中的测量腔测量位置7)，传送装置由电机驱动，电机由控制软件进行远程控制。(传送装置、电机在图1中未标出。)
通过蒙特卡罗模拟计算来确定能满足技术指标的各材料层厚度，内层铅屏蔽体2的厚度为4cm，外层铅屏蔽体5的厚度为3cm，聚乙烯慢化体3的厚度为10cm。
电子学系统用于为He3中子管4提供高压，并实现对He3中子管4的信号的采集、放大、整型、收集。
测量通道1尾端与电机部分包在一起，并在包裹电机部分的一侧开孔，以保证后期电机线路的连接。此外，考虑到铅屏蔽体的重量，将在其尾端，即靠近电机部分一侧，安装底部支架，对内层铅屏蔽体2部分进行固定与支撑。同样，考虑到重量问题，将安装底部支架，对聚乙烯慢化体部分进行支撑，以防止该部分对测量通道1及内层铅屏蔽体2的重力压迫。
本发明所提供的1AF料液测量设备的测量实施操作流程如下：
1)1AF料液通过跑兔收发装置传送至固定小室内；
2)操作机械手用跑兔装置打开所需分析样品的外跑兔瓶盖，取出内跑兔瓶；
3)将内跑兔瓶放置于开盖装置内进行开盖；
4)用移取装置移取分析样品置于样品盒内部，即1AF料液样品6；
5)取样完毕，操作机械手将1AF料液样品6放置于仪器的传送装置上；
6)通过控制软件控制电机驱动传送装置将1AF料液样品6移动到测量通道1尾端，停止；
7)启动中子测量：通过采用无源中子测量方法对1AF料液中的Cm244进行测量；
8)中子测量过程结束；
9)通过控制软件控制电机驱动传送装置，移动1AF料液样品6，将1AF料液样品6移动到固定位置(即图1中的测量腔测量位置7)，停止；
10)根据分析测量精度要求等设置K边界/X荧光测量装置11的测量方式、时间等参数；
11)参数设置完毕后，启动K边界/X荧光测量装置11，进行1AF料液中U和Pu含量的测量；
12)测量完毕，进行数据处理、保存，并通过控制软件控制电机驱动传送装置将1AF料液样品6传回屏蔽小室；
13)用移取装置将所分析样品移取至跑兔瓶中，并通过开盖装置盖紧瓶盖；
14)再通过跑兔收发装置将分析料液返回；
15)用移取装置通过硝酸溶液对样品盒进行清洗，清洗液作为废液处理，样品盒作为固体废物处理；
16)测量与分析过程结束。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (9)

1.一种1AF料液测量设备，包括混合式K边界/X荧光测量装置，其特征是：在所述混合式K边界/X荧光测量装置的测量腔(8)的入口处设置无源中子测量装置，所述无源中子测量装置包括与所述测量腔(8)的入口相连的、能够通过1AF料液样品(6)的测量通道(1)，设置在所述测量通道(1)外围的若干He3中子管(4)，连接所述He3中子管(4)的电子学系统。
2.如权利要求1所述的1AF料液测量设备，其特征是：所述测量通道(1)与所述测量腔(8)同轴，所述He3中子管(4)沿所述测量通道(1)的轴向均匀设置。
3.如权利要求2所述的1AF料液测量设备，其特征是：还包括设置在所述测量通道(1)与所述He3中子管(4)之间的内层铅屏蔽体(2)。
4.如权利要求3所述的1AF料液测量设备，其特征是：所述测量通道(1)通过所述内层铅屏蔽体(2)设置在所述测量腔(8)的入口处。
5.如权利要求4所述的1AF料液测量设备，其特征是：还包括设置在所述内层铅屏蔽体(2)外围的外层铅屏蔽体(5)，所述He3中子管(4)设置在所述内层铅屏蔽体(2)与所述外层铅屏蔽体(5)之间的空间内。
6.如权利要求5所述的1AF料液测量设备，其特征是：所述内层铅屏蔽体(2)与所述外层铅屏蔽体(5)之间的空间内设有聚乙烯慢化体(3)，聚乙烯慢化体(3)成套筒状，所述He3中子管(4)内嵌在所述聚乙烯慢化体(3)中。
7.如权利要求2所述的1AF料液测量设备，其特征是：还包括设置在所述测量通道(1)内的传送装置，所述传送装置能够将所述1AF料液样品(6)运送至所述测量通道(1)内的测量位置，并进而运送到所述测量腔(8)的测量位置，所述传送装置由电机驱动，所述电机由控制软件进行远程控制。
8.如权利要求6所述的1AF料液测量设备，其特征是：所述内层铅屏蔽体(2)的厚度为4cm，所述外层铅屏蔽体(5)的厚度为3cm，所述聚乙烯慢化体(3)的厚度为10cm。
9.如权利要求1所述的1AF料液测量设备，其特征是：所述电子学系统用于为所述He3中子管(4)提供高压，并实现对所述He3中子管(4)的信号的采集、放大、整型、收集。
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