CN109870731B - 测井中子源的生产方法及测井装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测井中子源的生产方法，依次包括：(1)在反应堆首循环停堆后，将一次中子源棒取出，放置于屏蔽容器中；(2)将屏蔽容器运送至测井基地，并从一次中子源棒中取出中子源芯块，将中子源芯块放置于测井装置下端部；(3)于测井装置下端部的上方依次放置铅层和石蜡层；(4)将探测器固定在石蜡层上方，对测井装置进行封装。本发明采用核反应堆一次中子源作为测井装置的中子源，不仅解决了核电站对一次中子源取出后的放射性废物处置的难题，而且有效解决Am‑Be中子源半衰期长、成本高的问题。此外，本发明提供的测井中子源上方的铅层可屏蔽中子源产生的γ射线，石蜡层可慢化测井装置内部向探测器方向散射的中子，提高测井装置的安全性。

Description

测井中子源的生产方法及测井装置

技术领域

本发明涉及一种测井用中子源的生产方法，尤其涉及一种利用核反应堆一次中子源作为测井中子源的生产方法。

背景技术

中子测井以中子源的应用作为技术核心，借助测井工具，通过中子与地层介质发生多种核反应来探测地层的减速特性和俘获特性，属于放射性测井方法的一种。中子测井的中子源一般采用Am-Be中子源或²⁵²Cf中子源，中子发射率约为10⁶n/s，探测器采用闪烁探测器或者盖革计数管，探测器与中子源距离在60cm左右。

当探头下井后，中子源发射的中子在地层内减速扩散时，可能发生中子-γ反应，产生次级γ射线。而中子俘获截面遵守1/v定律，所以次级γ射线主要来自热中子俘获。对离源较远的探测器而言，热中子通量密度随地层含氢指数增大而减小，因此该处发生的次级γ射线强度，也随含氢量增大而减小；另外含氢指数越大，热中子源分布越靠近中子源，探测器位置处的次级γ强度也越小。因此通过探头位置的伽马射线强度可以分析出地层内的主要成分。

中子有极强的穿透力，具有稳定性好、不需要提供外部电源、体积小、操作简单等优点，因此中子源被广泛的应用于测井技术中。²⁴¹Am-Be中子源是目前国内外测井技术中应用最成熟、最广泛的一种，其通过将α放射源和Be粉混合压缩密封在不锈钢源壳内，Be的原子核吸收α粒子同时放射出0～11MeV范围内平均核能为4MeV的中子，以达到中子测井的目的。但Am-Be中子源的半衰期长、辐射强度大，当发生事故时，对周围环境和人员将造成长期严重的影响。由于原料和技术的限制，国内使用的²⁴¹Am-Be中子源以进口为主。因为供货商的垄断，²⁴¹Am-Be中子源的价格逐年攀升，同时供应量少，订购难度较大。

因此，需要提供一种获取方式便捷、成本低且测井效率高的测井中子源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获取便捷、成本低且测井效率高的测井中子源，已解决现有测井中子源成本高、半衰期长、经济效益低等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种测井中子源的生产方法，依次包括以下步骤：

(1)在反应堆首循环停堆后，将一次中子源棒取出，放置于屏蔽容器中；

(2)将所述屏蔽容器运送至测井基地，并从所一次述中子源棒中取出中子源芯块，将所述中子源芯块放置于测井装置下端部；

(3)于所述测井装置下端部的上方依次放置铅层和石蜡层；

(4)将探测器固定在所述石蜡层上方，并对所述测井装置进行封装。

较佳地，所述步骤(1)包括：

(11)在所述反应堆首循环停堆后，将所述一次中子源棒随燃料组件从堆芯中取出，并将所述一次中子源棒与所述燃料组件分离；

(12)将所述一次中子源棒进行清洗，并将所述一次中子源棒放入所述屏蔽容器中。

较佳地，所述中子源芯块为²⁵²Cf。

较佳地，所述中子源芯块与所述铅层间有空隙。

本发明还提供一种测井装置，包括筒体和上述所述的测井中子源的生产方法生产的测井中子源，所述筒体的最底端设置有测井探头，所述测井中子源内置于所述筒体的下端部，所述测井装置还包括依次设置于所述石蜡层上方的探测器。

本发明提供的测井中子源的生产方法，采用核反应堆的一次中子源作为测井装置的中子源，不仅解决了核电站对一次中子源取出后的放射性废物处置的难题，而且有效解决Am-Be中子源半衰期长、辐射强度大、成本高的问题。核反应堆中的一次中子源，中子产生量大，有助于提高测井效率和精确度。此外，本发明提供的测井中子源位于测井装置的下端部，其上的铅层可屏蔽中子源产生的γ射线，铅层上的石蜡层可以慢化沿测井装置内部向探测器方向散射的中子，提高了测井装置的安全性。本发明提供的测井中子源的生产方法，成本低、测井效率高且经济效益好。

附图说明

图1为本发明测井中子源生产方法流程图；

图2为本发明测井装置结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术方案、构造特征、所实现的技术效果，以下结合具体实施方式并配合附图详予说明。

请参见图1及图2，本发明提供的测井装置10包括筒体15和内置于筒体15的测井中子源20、铅层12、石蜡层13和探测器14，测井中子源20设置于筒体15的下端部，铅层12、石蜡层13和探测器14依次设置于测井中子源20的上方，筒体15的最底端设置有测井探头16。

本发明提供的测井中子源的生产方法，具体包括：

(1)在反应堆首循环停堆后，将一次中子源棒取出，放置于屏蔽容器中。具体地，取出时，将一次中子源棒随燃料组件从堆芯中取出，随后将一次中子源棒与燃料组件分离，并对一次中子源棒进行清洗，清洗完毕后，再将一次中子源棒放入屏蔽容器中。

(2)将装有一次中子源棒的屏蔽容器运送至测井基地，即相应的热室，随后从所述一次中子源棒中取出中子源芯块20，将中子源芯块20放置于测井装置10的下端部11。在本实施例中，中子源芯块为²⁵²Cf。

一次中子源基于²⁵²Cf的自发裂变，过程如下所示：

²⁵²Cf半衰期为2.646年，每次裂变平均放出3.8个中子，平均能量约为2MeV。假定一次中子源从堆芯卸出后的源强为3.0×10⁸n/s，经过21年后中子源强约为1.6×10⁶n/s，即能满足中子测井的要求。

(3)依次放置铅层12和石蜡层13于测井装置10的下端部11的上方，且铅层12与下端部11的中子源芯块20间隔有空隙，用于屏蔽一次中子源裂变产生的γ射线。

(4)将探测器14固定在石蜡层13的上方，并对测井装置10进行封装。

压水堆核电厂中一次中子源通常仅在首循环中使用，停堆后一次中子源从堆芯卸出后存放在特定的位置，并且进行专用的屏蔽设计。通常反应堆启动时中子源强不低于5×10⁸n/s，经过一个循环后一次中子源通常不低于3×10⁸n/s，源强较高，如果不继续使用会造成极大的浪费，同时给放射性废物处置带来极大的困难。本发明采用反应堆首循环的一次中子源作为测井中子源，结构简单、来源方便且强度稳定，不仅解决了核电站对一次中子源取出后的放射性废物处置的难题，而且有效解决Am-Be中子源半衰期长、辐射强度大、成本高的问题。此外，本发明提供的测井中子源位于测井装置10的下端部，其上的铅层12可屏蔽中子源产生的γ射线，铅层12上的石蜡层13可以慢化沿测井装置内部向探测器方向散射的中子，提高了测井装置10的安全性。本发明提供的测井中子源的生产方法，成本低、测井效率高且经济效益好。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，均属于本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种测井中子源的生产方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

(1)在反应堆首循环停堆后，将一次中子源棒取出，放置于屏蔽容器中；

(2)将所述屏蔽容器运送至测井基地，并从所述一次中子源棒中取出²⁵²Cf中子源芯块，将所述²⁵²Cf中子源芯块放置于测井装置下端部；

(3)于所述测井装置下端部的上方依次放置铅层和石蜡层；

(4)将探测器固定在所述石蜡层上方，并对所述测井装置进行封装。

2.如权利要求1所述的测井中子源的生产方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：

(11)在所述反应堆首循环停堆后，将所述一次中子源棒随燃料组件从堆芯中取出，并将所述一次中子源棒与所述燃料组件分离；

(12)将所述一次中子源棒进行清洗，并将所述一次中子源棒放入所述屏蔽容器中。

3.如权利要求1所述的测井中子源的生产方法，其特征在于，所述中子源芯块与所述铅层间有空隙。

4.一种测井装置，其特征在于，包括筒体和如权利要求1～3任一所述的测井中子源的生产方法生产的测井中子源，所述筒体的最底端设置有测井探头，所述测井中子源内置于所述筒体的下端部，所述测井装置还包括依次设置于所述石蜡层上方的探测器。

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