CN111458740A - 一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置 - Google Patents

Abstract

一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，属于核辐射屏蔽测试技术领域，装置包括固定屏蔽体、阵列中子源、平移液压、移动屏蔽装置、升降液压、升降平台、升降基座、门框、门扇、回形单质硼晶体层、方形单质硼晶体材料层、漫反射物质框、光电倍增板、工业控制计算机和移动屏蔽体，阵列中子源竖直分布在固定屏蔽体空间中，平移液压与移动屏蔽装置连接，门框和门扇设置在升降平台上，漫反射物质框作为辐射通道，其两端分别与门框和光电倍增板连接，光电倍增板和热电偶通过光纤与工业控制计算机进行连接。本发明够满足一定宽度和高度范围的热室屏蔽门辐射屏蔽测试要求，而且能够准确地检测出热室屏蔽门门缝和门扇处透射的中子通量以及γ射线强度。

Description

一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置

技术领域

本发明属于核辐射屏蔽测试技术领域，涉及一种辐射屏蔽测试装置，具体的说是涉及一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置。

背景技术

核电站被称为原子能发电站，是将原子核裂变释放的核能转变为电能的系统和设备，是一种高能量、少耗料的电站。在越来越严重的能源、环境危机下，核电作为清洁能源的优势是不言而喻的，但是，核电的危险特性决定了核泄漏量应满足安全辐射指标要求。因此，热室屏蔽门屏蔽测试装置的设计与研究是测试屏蔽装置是否满足要求的关键环节。现有辐射屏蔽测试装置，如中国专利申请号201811110561.1发明专利公开的一种微型核辐射剂量测量装置，该装置包括探测器和移动终端，探测器包括光电转换传感器、前置小信号放大器和信号整形器，光电转换传感器、前置小信号放大器和信号整形器依次连接，移动终端内腔中设有脉冲计数器，探测器的输出信号依次经过前置小信号放大器和信号整形器，进而连接脉冲计数器，能够实现对有辐射可能的场所进行辐射信号探测，但这种装置只适用于检测γ射线和χ射线，却不能检测穿透能力更强、对人体危害更大的中子通量。

因此，如何准确地测试辐射屏蔽后的中子通量和γ射线强度，以减少人们进入到辐射场所而造成不必要的伤害，是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有辐射屏蔽测试装置只适用于检测γ射线和χ射线，不能检测穿透能力更强、对人体危害更大的中子通量等不足，提出一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，可实现检测中子通量和γ射线强度，可减少人们进入到辐射场所而造成不必要的伤害。

本发明的技术方案：一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，包括工业控制计算机；其特征在于：所述热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置由固定屏蔽体、阵列中子源、平移液压、移动屏蔽装置、升降液压、升降平台、升降基座、门框、门扇、光电倍增板组成；所述阵列中子源竖直分布在所述固定屏蔽体内部，所述固定屏蔽体的出口处设有移动屏蔽装置，所述移动屏蔽装置的侧面设有平移液压，所述平移液压与移动屏蔽装置连接，所述移动屏蔽装置的底部设有升降基座，所述升降基座上设有升降液压，所述升降液压顶部连接设有升降平台，所述门框和门扇设置在升降平台上，所述门扇内设有方形单质硼晶体层，所述门扇与门框之间设有回形单质硼晶体层，所述回形单质硼晶体层和方形单质硼晶体层上均设有热电偶，所述方形单质硼晶体层外侧设有光电倍增板，所述光电倍增板与所述方形单质硼晶体层之间设有辐射通道结构的漫反射物质框，所述漫反射物质框的一侧与所述门框连接，另一侧与所述光电倍增板连接，所述光电倍增板和热电偶通过光纤与所述工业控制计算机连接。

所述阵列中子源竖直等距分布在固定屏蔽体空间中，且阵列中子源的形状大小和辐照能量均相等。

所述移动屏蔽装置由移动屏蔽体和设置在移动屏蔽体底部的滚轮组成，平移液压上设有4根导向杆，导向杆与移动屏蔽体螺旋连接，平移液压中的液压杆与移动屏蔽体紧密贴合，滚轮通过滚轴与移动屏蔽体转动连接。

所述门框与门扇呈阶梯状配合，门框、门扇均与升降平台螺纹连接。

所述回形单质硼晶体层和方形单质硼晶体层通过转角位置的单质硼晶体分别胶接在门缝和门扇处，热电偶通过过盈配合阵列分布在回形单质硼晶体层和方形单质硼晶体层上。

所述漫反射物质框为用于辐射通道的回字形结构，，其两端分别与门框和光电倍增板固接。

所述光电倍增板左往右依次由阴极板、光电介质层、收集板、光电倍增部组成，光电介质层对称设置在漫反射物质框的左右两端，形成一个密闭的容腔，阴极板和光电倍增部固接在漫反射物质框的上下两端，收集板固接在光电倍增部的上端。

所述升降平台上设有由3个阵列分布的升降液压，并通过升级液压进行螺旋支撑，升降液压与升降基座固接。

本发明的有益效果为：本发明提出的一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，其结构新颖，工作原理清晰，装置由固定屏蔽体、阵列中子源、平移液压、移动屏蔽装置、升降液压、升降平台、升降基座、门框、门扇、光电倍增板组成；中子源阵列式分布，可以避免单一中子源直线辐照造成的中子通量局部效应；另一方面可根据实际需要增减中子辐照的区域面积，中子屏蔽体采用一侧可移动升降，其余侧固定的结构，可以有效适应一定尺寸范围的热室屏蔽门辐射屏蔽测试，提高辐射屏蔽测试效率，降低测试成本，将阵列分布有热电偶的回形单质硼晶体层和方形单质硼晶体层分别胶接在热室屏蔽门门缝和门扇上，利用热分析法，通过工业控制计算机可以有效测出热室屏蔽门门缝和门扇处透射的中子通量，利用光电效应，将光信号通过电子倍增后作为电信号取出，结合工业控制计算机可以有效测出γ射线强度。

附图说明

图1为本发明装置爆炸结构示意图。

图2为本发明装置整体示意图。

图3为本发明中门框、门扇、移动屏蔽体结构示意图。

图4为本发明中升降装置结构示意图。

图5为本发明中热电偶分布结构示意图。

图6为本发明中光电倍增板结构示意图。

图中：固定屏蔽体1、阵列中子源2、平移液压3、移动屏蔽装置4、升降液压5、升降平台6、升降基座7、门框8、门扇9、回形单质硼晶体层10、方形单质硼晶体层11、漫反射物质框12、光电倍增板13、工业控制计算机14、热电偶15、移动屏蔽体41、滚轮42、阴极板131、光电介质层132、收集板133、光电倍增部134。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，阵列中子源2竖直等距分布在固定屏蔽体1空间中，且阵列中子源2的形状大小和辐照能量均相等，这样做的目的是将核反应堆源强等效为阵列的中子源源强之和，可以避免单一中子源直线辐照造成的中子通量局部效应，也可以根据实际需要增减中子辐照的区域面积，漫反射物质框12用于辐射通道，其两端分别与门框8和光电倍增板13固接，漫反射物质框能够避免γ射线穿透辐射通道，提高γ射线强度检测的准确性。

如图1和图3所示，平移液压3中的4根导向杆与移动屏蔽装置4中的移动屏蔽体41螺旋连接，平移液压3中的液压杆与移动屏蔽装置4中的移动屏蔽体 41紧密贴合，移动屏蔽装置4中的滚轮42通过滚轴与移动屏蔽体41转动连接，当门框8和门扇9配合时的宽度较小时，平移液压3通过液压杆的伸缩运动和滚轮42的转动会使移动屏蔽体41向内收缩，当门框8和门扇9配合时的宽度较大时，平移液压3通过液压杆的伸缩运动和滚轮42的转动会使移动屏蔽体41 向外扩张，能够使辐射屏蔽测试装置适应一定宽度范围的热室屏蔽门辐射屏蔽测试。

如图3和图4所示，呈阶梯状配合的门框8和门扇9与升降平台6螺纹连接，升降平台6由3个阵列分布的升降液压5进行螺旋支撑，升降液压5与升降基座7固接，当门框8和门扇9配合时的高度较低时，阵列分布的升降液压5同步对升降平台6进行升高，当门框8和门扇9配合时的高度较高时，阵列分布的升降液压5同步对升降平台6进行降低，能够使辐射屏蔽测试装置适应一定高度范围的热室屏蔽门辐射屏蔽测试。

如图5所示，回形单质硼晶体层10和方形单质硼晶体材料11通过转角位置晶体分别胶接在门缝和门扇9处，热电偶15通过过盈配合阵列分布在回形单质硼晶体层10和方形单质硼晶体层11上，利用热分析法，通过热电偶对辐照前后门缝和门扇处的单质硼晶体温度进行标定，结合热量计算公式ΔQ＝c·m·ΔT可以计算出辐照前后门缝和门扇处的单质硼晶体热量变化，式中，ΔQ为辐照前后单质硼晶体热量差，单位J/g；c为单质硼晶体比热容，单位J/(g·℃)；m为所用单质硼晶体质量，单位g；ΔT为辐照前后单质硼晶体温度差，单位℃；利用热量变化值与中子通量关系公式

并结合工业控制计算机14可以准确计算出辐照前后门缝和门扇处的单质硼晶体的中子通量，式中，ΔQ为辐照前后单质硼晶体热量差，单位J/g；k为比例系数；σ为热中子与晶体硼中的¹⁰B 发生核反应的微分截面，单位cm²；

为单质硼晶体在单位时间单位微分截面下的中子通量，单位n/(cm²·s)；t为辐照时间，单位s。

如图6所示，光电倍增板13通过光纤与工业控制计算机14进行连接，光电倍增板13由漫反射物质框12、阴极板131、光电介质层132、收集板133和光电倍增部134组成，漫反射物质框12的形状为回字形结构，光电介质层132对称分布在回字形结构左右两端，形成一个密闭的容腔，阴极板131和光电倍增部134固接在漫反射物质框12上下两端，收集板133固接在光电倍增部134上端，当γ射线通过漫反射物质框12入射至光电介质层132，光电介质层132内的电子被激发，形成的光电子被释放至真空的内部空间(外部光电效应)，其后在阴极板131和收集板133的作用下，光电子加速和聚焦至收集板133，由电子倍增部134进行电子倍增，从收集板133作为电信号取出，可以有效测出γ射线辐射强度。

Claims (8)

1.一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，包括工业控制计算机(14)；其特征在于：所述热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置由固定屏蔽体(1)、阵列中子源(2)、平移液压(3)、移动屏蔽装置(4)、升降液压(5)、升降平台(6)、升降基座(7)、门框(8)、门扇(9)、光电倍增板(13)组成；所述阵列中子源(2)竖直分布在所述固定屏蔽体(1)内部，所述固定屏蔽体(1)的出口处设有移动屏蔽装置(4)，所述移动屏蔽装置(4)的侧面设有平移液压(3)，所述平移液压(3)与移动屏蔽装置(4)连接，所述移动屏蔽装置(4)的底部设有升降基座(7)，所述升降基座上设有升降液压(5)，所述升降液压(5)顶部连接设有升降平台(6)，所述门框(8)和门扇(9)设置在升降平台(6)上，所述门扇(9)内设有方形单质硼晶体层(11)，所述门扇(9)与门框(8)之间设有回形单质硼晶体层(10)，所述回形单质硼晶体层(10)和方形单质硼晶体层(11)上均设有热电偶(15)，所述方形单质硼晶体层(11)外侧设有光电倍增板(13)，所述光电倍增板(13)与所述方形单质硼晶体层(11)之间设有辐射通道结构的漫反射物质框(12)，所述漫反射物质框(12)的一侧与所述门框(11)连接，另一侧与所述光电倍增板(13)连接，所述光电倍增板(13)和热电偶(15)通过光纤与所述工业控制计算机(14)连接。

2.根据权利要求1所述的一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，其特征在于：所述阵列中子源(2)竖直等距分布在固定屏蔽体(1)空间中，且阵列中子源(2)的形状大小和辐照能量均相等。

3.根据权利要求1所述的一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，其特征在于：所述移动屏蔽装置(4)由移动屏蔽体(41)和设置在移动屏蔽体(41)底部的滚轮(42)组成，平移液压(3)上设有4根导向杆，导向杆与移动屏蔽体(41)螺旋连接，平移液压(3)中的液压杆与移动屏蔽体(41)紧密贴合，滚轮(42)通过滚轴与移动屏蔽体(41)转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，其特征在于：所述门框(8)与门扇(9)呈阶梯状配合，门框(8)、门扇(9)均与升降平台(6)螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，其特征在于：所述回形单质硼晶体层(10)和方形单质硼晶体层(11)通过转角位置的单质硼晶体分别胶接在门缝和门扇(9)处，热电偶(15)通过过盈配合阵列分布在回形单质硼晶体层(10)和方形单质硼晶体层(11)上。

6.根据权利要求1所述的一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，其特征在于：所述漫反射物质框(12)为用于辐射通道的回字形结构，其两端分别与门框(8)和光电倍增板(13)固接。

7.根据权利要求1所述的一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，其特征在于：所述光电倍增板(13)从左往右依次由阴极板(131)、光电介质层(132)、收集板(133)、光电倍增部(134)组成，光电介质层(132)对称设置在漫反射物质框(12)的左右两端，形成一个密闭的容腔，阴极板(131)和光电倍增部(134)固接在漫反射物质框(12)的上下两端，收集板(133)固接在光电倍增部(134)的上端。

8.根据权利要求1所述的一种热室屏蔽门辐射屏蔽测试装置，其特征在于：所述升降平台(6)上设有由3个阵列分布的升降液压(5)，并通过升级液压(5)进行螺旋支撑，升降液压(5)与升降基座(7)固接。

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