CN109459785B - 一种基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核辐射防护技术领域，提供一种基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置，包括阵列中子源、屏蔽体、仪表测试通道和搭载平台；所述阵列中子源包括中子源和中子源屏蔽抽屉，所述中子源屏蔽抽屉包括中子源屏蔽抽屉主体和中子源屏蔽抽屉柱塞，中子源屏蔽抽屉主体内放置中子源，中子源上设置中子源屏蔽抽屉柱塞，采用12枚241Am‑Be中子源阵列分布，每两个中子源为一组放置于一个中子源屏蔽抽屉中，其中放置两端的四枚中子源活度均为2Ci，中间10枚均为1Ci，阵列中子源安装于屏蔽体主体中，用于产生中子辐射场。本发明试验装置能够产生较大尺寸的较为均匀的热中子场，对于大尺寸探测仪表进行试验时，准确度高，试验结果可靠。

Description

一种基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置
技术领域
本发明涉及核辐射防护技术领域，具体的说是一种基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置。
背景技术
中子辐射是最重要的电离辐射类型之一，中子辐射探测仪表的种类亦有多种多样。目前中子辐射探测仪表的测试与校准，多采用单枚近似点源的标准中子源产生的辐射场进行，该方法对于尺寸较大的仪表，由于仪表空间跨度大，导致其受辐照处的场不均，从而导致设备测试、校准等过程中，均产生较大的误差，严重影响仪表监测数据的准确性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，而提供一种基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置，能够产生较大尺寸的较为均匀的热中子场，对于大尺寸探测仪表进行试验时，准确度高，试验结果可靠。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置，包括阵列中子源、屏蔽体、仪表测试通道和搭载平台；
所述屏蔽体用于对中子辐射进行屏蔽，以保障操作人员的安全，所述屏蔽体包括屏蔽体主体和屏蔽体快门；
所述阵列中子源由中子源和中子源屏蔽抽屉组成，所述中子源屏蔽抽屉包括中子源屏蔽抽屉主体和中子源屏蔽抽屉柱塞，中子源屏蔽抽屉主体内底部放置中子源，中子源上设置中子源屏蔽抽屉柱塞，采用14枚241Am-Be中子源阵列分布，每两个中子源为一组放置于一个中子源屏蔽抽屉中，其中放置两端的4枚中子源活度均为2Ci，中间10枚均为1Ci，阵列中子源安装于屏蔽体主体中，用于产生中子辐射场；
所述仪表测试通道设于屏蔽体主体内，位于阵列中子源下方，用于放置待测仪表，通道一端封闭，一端设置屏蔽体快门；
所述搭载平台安装在仪表测试通道外部，用于放置待测仪表，并能够将待测仪表运送到仪表测试通道内的指定位置。
在上述技术方案中，中子源选用241Am-Be源，其半衰期较长，可长期使用，后续维护方便。中子源的数目由所需热中子辐射场的尺寸经蒙特卡罗模拟计算确定，中子源安装时，距离仪表测试通道的距离，保证其慢化至热中子的同时，得到最高的中子注量率。为方便中子源倒装，先将中子源安装在带有一定程度屏蔽的中子源屏蔽抽屉中，再将装有中子源的抽屉安装屏蔽体中指定位置，以尽量减少倒装过程中对人员的影响。
在上述技术方案中，所述屏蔽体主体分为结构相同的上、下两个部分，组合时，上、下两部分的接触面呈阶梯形。屏蔽体主体采用对中子慢化和屏蔽效果较好的材料，如聚乙烯、石蜡等，为了屏蔽中子慢化过程中产生的γ射线，主要屏蔽材料外部增加一定厚度的铅，最外层采用不锈钢作为刚性支撑，各种材料的厚度根据辐射强度确定。
在上述技术方案中，所述屏蔽体快门包括中子屏蔽快门、快门驱动气缸、快门驱动机架和快门驱动滚轮，所述中子屏蔽快门底部设有快门驱动滚轮，中子屏蔽快门通过快门驱动滚轮架设于快门驱动机架上，中子屏蔽快门与快门驱动气缸的活塞杆连接，当中子屏蔽快门远离快门驱动气缸时，将仪表测试通道开口遮挡进行屏蔽。所述中子屏蔽快门采用气缸驱动，可远程自动控制。
在上述技术方案中，所述搭载平台包括直线导轨组件、平移驱动电机、平移驱动机架、仪表固定支架和滚珠丝杆组，仪表固定支架安装于平移驱动机架上，平移驱动机架架设于直线导轨组件上，平移驱动机架与滚珠丝杆组连接，通过平移驱动电机和滚珠丝杆组驱动平移驱动机架，通过直线导轨组件对平移驱动机架进行运动导向。
本发明基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置与现有技术相比，其优点在于能够产生较大尺寸的较为均匀的热中子场，对于大尺寸探测仪表进行试验时，准确度高，试验结果可靠，同时测试通道位于屏蔽体中，操作安全，人员误照射风险小，另外，由于放射源始终处于屏蔽体中，因此对装置存贮使用位置的基建放射性防护要求较低，能够降低建设成本。
附图说明
图1为本发明基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置的整体结构示意图。
图2为本发明中屏蔽体部分的正面剖视图。
图3为本发明中屏蔽体快门的结构示意图。
图4为本发明中搭载平台的结构示意图。
其中：1.阵列中子源，2.屏蔽体主体，3.屏蔽体快门，4.待测仪表，5.搭载平台，6.中子源屏蔽抽屉柱塞，7.中子源屏蔽抽屉主体，8.中子源，9.仪表测试通道，10.中子屏蔽快门，11.快门驱动气缸，12.快门驱动机架，13.快门驱动滚轮，14.直线导轨组件，15.平移驱动电机，16.平移驱动机架，17.仪表固定支架，18.滚珠丝杆组。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接” 另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/ 或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1、图2所示，本实施例提供一种基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置，包括阵列中子源1、屏蔽体、仪表测试通道9和搭载平台5。
所述阵列中子源1由中子源8和中子源屏蔽抽屉组成，所述中子源屏蔽抽屉包括中子源屏蔽抽屉主体7和中子源屏蔽抽屉柱塞6，中子源屏蔽抽屉主体7内底部放置中子源8，中子源8上设置中子源屏蔽抽屉柱塞6，采用14枚241Am-Be中子源阵列分布，每两个中子源为一组放置于一个中子源屏蔽抽屉中，其中放置两端的4枚中子源活度均为2Ci，中间10枚均为1Ci，阵列中子源安装于屏蔽体主体中。
所述屏蔽体包括屏蔽体主体2和屏蔽体快门3。所述屏蔽体主体2，为了便于运输与安装，分为上下两个部分，组合时，上、下两部分的接触面呈阶梯形。
如图3所示，所述屏蔽体快门包括中子屏蔽快门10、快门驱动气缸11、快门驱动机架12和快门驱动滚轮13。屏蔽体快门3安装于仪表测试通道9开口端。所述中子屏蔽快门10底部设有快门驱动滚轮13，中子屏蔽快门10通过快门驱动滚轮13架设于快门驱动机架12上，中子屏蔽快门10与快门驱动气缸11的活塞杆连接，中子屏蔽快门10通过快门驱动气缸11的伸缩来运动，当中子屏蔽快门10远离气缸时，将仪表测试通道9开口遮挡进行屏蔽。
如图4所示，所述搭载平台5包括直线导轨组件14、平移驱动电机15、平移驱动机架16、仪表固定支架17和滚珠丝杆组18。仪表固定支架17安装于平移驱动机架16上，用于放置待测仪表4，平移驱动机架16架设于直线导轨组件14上，平移驱动机架16与滚珠丝杆组18连接，通过平移驱动电机15和滚珠丝杆组18驱动平移驱动机架16，通过直线导轨组件14对平移驱动机架16进行运动导向。
在上述实施例中，中子源选用241Am-Be源，其半衰期较长，可长期使用，后续维护方便。中子源的数目由所需热中子辐射场的尺寸经蒙特卡罗模拟计算确定，中子源安装时，距离仪表测试通道的距离，保证其慢化至热中子的同时，得到最高的中子注量率。为方便中子源倒装，先将中子源安装在带有一定程度屏蔽的中子源屏蔽抽屉中，再将装有中子源的抽屉安装屏蔽体中指定位置，以尽量减少倒装过程中对人员的影响。
在上述实施例中，屏蔽体主体采用对中子慢化和屏蔽效果较好的材料，如聚乙烯、石蜡等，为了屏蔽中子慢化过程中产生的γ射线，主要屏蔽材料外部增加一定厚度的铅，最外层采用不锈钢作为刚性支撑，各种材料的厚度根据辐射强度确定。
本实施例的工作流程如下：
试验开始前，中子屏蔽快门10处于屏蔽位，工作人员将待测仪表4放置于搭载平台5的仪表固定支架17上，人员退出实验室，通过远程控制打开中子屏蔽快门10，然后通过远程控制将置于搭载平台5的仪表送至仪表测试通道9中。试验结束后，再通过远程控制搭载平台5将仪表测试通道9中的仪表拉出通道，最后通过远程控制合上中子屏蔽快门10。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非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 (4)

1.一种基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置，其特征是：包括阵列中子源、屏蔽体、仪表测试通道和搭载平台；
所述屏蔽体包括屏蔽体主体和屏蔽体快门；
所述阵列中子源由中子源和中子源屏蔽抽屉组成，所述中子源屏蔽抽屉包括中子源屏蔽抽屉主体和中子源屏蔽抽屉柱塞，中子源屏蔽抽屉主体内底部放置中子源，中子源上设置中子源屏蔽抽屉柱塞，采用14枚241Am-Be中子源阵列分布，每两个中子源为一组放置于一个中子源屏蔽抽屉中，其中放置两端的4枚中子源活度均为2Ci，中间10枚均为1Ci，阵列中子源安装于屏蔽体主体中；
所述仪表测试通道设于屏蔽体主体内，位于阵列中子源下方，通道一端封闭，一端设置屏蔽体快门；
所述搭载平台安装在仪表测试通道外部，用于放置待测仪表，并能够将待测仪表运送到仪表测试通道内的指定位置。
2.根据权利要求1所述的基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置，其特征是：所述屏蔽体主体分为上、下两个部分，组合时，上、下两部分的接触面呈阶梯形。
3.根据权利要求2所述的基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置，其特征是：所述屏蔽体快门包括中子屏蔽快门、快门驱动气缸、快门驱动机架和快门驱动滚轮，所述中子屏蔽快门底部设有快门驱动滚轮，中子屏蔽快门通过快门驱动滚轮架设于快门驱动机架上，中子屏蔽快门与快门驱动气缸的活塞杆连接，当中子屏蔽快门远离快门驱动气缸时，将仪表测试通道开口遮挡进行屏蔽。
4.根据权利要求1所述的基于阵列中子源的均匀热中子场辐射试验装置，其特征是：所述搭载平台包括直线导轨组件、平移驱动电机、平移驱动机架、仪表固定支架和滚珠丝杆组，仪表固定支架安装于平移驱动机架上，平移驱动机架架设于直线导轨组件上，平移驱动机架与滚珠丝杆组连接，通过平移驱动电机和滚珠丝杆组驱动平移驱动机架，通过直线导轨组件对平移驱动机架进行运动导向。
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