CN111580150B - 一种桶装核废物检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桶装核废物检测系统，包括：中子测量系统，用于对桶装核废物进行中子测量；γ测量系统，用于对桶装核废物进行γ检测；运输系统，包括轨道机构和控制机构；所述控制机构控制所述轨道机构将桶装核废物运输到达或离开中子测量系统或γ测量系统。本发明的有益效果如下：1)本发明采用辊道传输的方式运输，通过控制系统控制轨道机构将桶装核废物传送到达或离开中子测量系统或γ测量系统，统一了不同检测设备的传送方式，实现检测过程的自动化，更好的保证操作者的人身安全。2)本发明通过旋转轨道改变传送方向以将桶装核废物传送至不同的检测设备，能够实现根据需要选择不同检测设备的自动化检测过程。

Description

一种桶装核废物检测系统

技术领域

本发明属于核工业领域，具体涉及一种桶装核废物检测系统。

背景技术

核能的使用往往伴随着各类放射性核废物的产生，如果处置不当，将会对人的健康产生极大的危害，进而成为核事业发展的一大隐患。目前，常用的核废物桶的检测方法主要为中子测量和层析γ扫描技术两种方法，中子测量通过对核废物放出的中子进行检测，进而计算α放射性核素活度；γ分层扫描方法可通过测量核废物桶中放射性核素放出的γ射线，进而得到废物桶中放射性核素的种类、活度及活度浓度。我国最新的放射性废物分类标准中需要知道所有的值。而目前设施现场一般只配备其中一个装置，或者虽然配备两套装置，但两套装置分离开，分别进行操作，并且无法使用同一废物桶传输方式，有的需要在现场使用吊车吊放废物桶，具有安全隐患，同时造成操作上面极其不方便。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种桶装核废物检测系统，本技术方案能够采用同一废物桶传输方式将废物桶传送至中子测量系统或γ测量系统，实现检测过程的自动化，更好的保证操作者的人身安全。

本发明的技术方案如下：

一种桶装核废物检测系统，包括：

中子测量系统，用于对桶装核废物进行中子测量；

γ测量系统，用于对桶装核废物进行γ检测；

运输系统，包括轨道机构和控制机构；所述控制机构控制所述轨道机构将桶装核废物运输到达或离开中子测量系统或γ测量系统。

进一步地，上述的桶装核废物检测系统，所述轨道机构包括进料轨道、旋转轨道和减速轨道；

待检测的桶装核废物经过进料轨道进入旋转轨道，经由旋转轨道旋转后进入不同的减速轨道以运输到达中子测量系统或γ测量系统；

检测完的桶装核废物经过减速轨道进入旋转轨道，经由旋转轨道旋转后进入进料轨道以返回进料处或经由旋转轨道旋转后进入另外的减速轨道以运输到达中子测量系统或γ测量系统。

进一步地，上述的桶装核废物检测系统，所述进料轨道、旋转轨道和减速轨道上均设置有光电对射开关；所述控制系统根据被触发的光电对射开关控制相应的轨道动作以运输桶装核废物。

进一步地，上述的桶装核废物检测系统，所述光电对射开关包括设置在进料轨道上的第一开关、设置在旋转轨道上的第二开关和设置在减速轨道上的传送开关；

所述控制系统根据被触发的光电对射开关控制相应的轨道动作以运输桶装核废物，包括：

在检测过程中，

第一开关被触发时，旋转轨道开始传送；

第二开关被触发时，旋转轨道停止传送并开始旋转，旋转预设角度后停止旋转再次开始传送；

传送开关被触发时，减速轨道开始传送；

在返回过程中，

传送开关被触发时，旋转轨道开始反向传送，该传送开关关闭时，旋转轨道停止反向传送并开始旋转，旋转预设角度后再次开始反向传送；

第一开关被触发时，进料轨道开始反向传送。

进一步地，上述的桶装核废物检测系统，所述光电对射开关还包括设置于减速轨道上的称重开关；在检测过程中，称重开关被触发时，减速轨道停止传送对桶装核废物进行称重后再次传送。

进一步地，上述的桶装核废物检测系统，所述中子测量系统包括中子测量室和转运小车；在检测过程中，相应的减速轨道将桶装核废物传送至所述转运小车，转运小车将桶装核废物运输至中子测量室内。

进一步地，上述的桶装核废物检测系统，所述中子测量室包括不锈钢内胆、慢化层、反射层、测量组件、镉片和外层聚乙烯；所述不锈钢内胆构成测量腔，反射层设置于所述不锈钢内胆外侧，慢化层包裹所述测量组件的测量结构设置于所述反射层与不锈钢内胆之间；所述反射层外包裹有外层聚乙烯；中子测量室的盖子部分外层聚乙烯与反射层之间还设置有镉片。

进一步地，上述的桶装核废物检测系统，所述测量组件的电子学盒有两个用于分别安装电子元件的独立空间。

进一步地，上述的桶装核废物检测系统，所述γ测量系统包括旋转平台、透射源平台和探测器平台在检测过程中，相应的减速轨道将桶装核废物传送至所述旋转平台；所述透射源平台的透射源和探测器平台的探测器对所述旋转平台上的桶装核废物进行γ测量。

本发明的有益效果如下：

1)本发明采用辊道传输的方式运输，通过控制系统控制轨道机构将桶装核废物传送到达或离开中子测量系统或γ测量系统，统一了不同检测设备的传送方式，实现检测过程的自动化，更好的保证操作者的人身安全。

2)本发明通过旋转轨道改变传送方向以将桶装核废物传送至不同的检测设备，能够实现根据需要选择不同检测设备的自动化检测过程。

附图说明

图1为本发明一个实施例的桶装核废物检测系统的结构示意图。

图2为本发明一个实施例的桶装核废物检测系统的控制原理图。

图3为本发明一个实施例的中子测量室的结构示意图。

图4为本发明一个实施例的测量组件的结构示意图。

图5为本发明一个实施例的控制系统的示意图。

上述附图中，1、进料轨道；2、旋转轨道；3、第一减速称重轨道；4、转运小车；5、中子测量室；6、第二减速称重轨道；7、γ测量旋转平台；8、升降平台；9、控制系统；51、不锈钢内胆；52、慢化层；53、反射层；54、测量组件；55、镉片；56、外层聚乙烯；541、中子管；542、电子学盒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供了一种桶装核废物检测系统，包括：

中子测量系统，用于对桶装核废物进行中子测量；

γ测量系统，用于对桶装核废物进行γ检测；

运输系统，包括轨道机构和控制机构；所述控制机构控制所述轨道机构将桶装核废物运输到达或离开中子测量系统或γ测量系统。

本发明采用辊道传输的方式运输，通过控制系统控制轨道机构将桶装核废物传送到达或离开中子测量系统或γ测量系统，统一了不同检测设备的传送方式，实现检测过程的自动化，更好的保证操作者的人身安全。

如图1和图2所示，所述轨道机构包括进料轨道1、旋转轨道2和减速轨道；待检测的桶装核废物经过进料轨道1进入旋转轨道2，经由旋转轨道2旋转后进入不同的减速轨道以运输到达中子测量系统或γ测量系统；检测完的桶装核废物经过减速轨道进入旋转轨道2，经由旋转轨道2旋转后进入进料轨道1以返回进料处或经由旋转轨道2旋转后进入另外的减速轨道以运输到达中子测量系统或γ测量系统。

本发明通过旋转轨道2改变传送方向以将桶装核废物传送至不同的检测设备，能够实现根据需要选择不同检测设备的自动化检测过程。本发明也可以根据需要完成包括中子测量和γ测量的自动化多种检测过程。桶装核废物进行自动化多种检测过程可以是先完成γ测量，而后经过旋转轨道2旋转后直接进入中子测量系统所对应的减速轨道；也可以是先完成中子测量，而后经过旋转轨道2旋转后直接进入γ测量系统所对应的减速轨道。

所述进料轨道1、旋转轨道2和减速轨道上均设置有光电对射开关；所述控制系统9根据被触发的光电对射开关控制相应的轨道动作以运输桶装核废物。具体而言，所述光电对射开关包括设置在进料轨道1上的第一开关、设置在旋转轨道2上的第二开关和设置在减速轨道上的传送开关；所述控制系统9根据被触发的光电对射开关控制相应的轨道动作以运输桶装核废物，包括：

在检测过程中，

第一开关被触发时，旋转轨道2开始传送；

第二开关被触发时，旋转轨道2停止传送并开始旋转，旋转预设角度后停止旋转再次开始传送；

传送开关被触发时，减速轨道开始传送；

在返回过程中，

传送开关被触发时，旋转轨道2开始反向传送，该传送开关关闭时，旋转轨道2停止反向传送并开始旋转，旋转预设角度后再次开始反向传送；

第一开关被触发时，进料轨道1开始反向传送。

返回过程中，所述的预设角度根据需要而确定，当需要返回进料处时，预设角度为旋转轨道2旋转后将而桶装核废物运输至进料轨道1的角度；当需要进行另一检测时，预设角度为旋转轨道2旋转后将而桶装核废物运输至相应减速轨道的角度，从而进行另一检测过程。

此外，所述光电对射开关还包括设置于减速轨道上的称重开关；在检测过程中，称重开关被触发时，减速轨道停止传送对桶装核废物进行称重后再次传送。

如图2和图5所示，本实施例中，控制系统9包括γ平台控制柜、中子平台控制柜、称重平台控制柜、UPS电控柜和核数据分析PC端。γ平台控制柜与γ测量系统连接；中子平台控制柜与中子测量系统连接；称重平台控制柜与减速轨道连接；UPS电控柜可实现对设备的应急供电；核数据分析PC端用于分析来自中子平台控制柜和γ平台控制柜的测量数据。

本发明的桶装核废物检测系统，包含中子测量和γ分层扫描，以实现核废物更全面的检测，采用辊道传输方式，在传输系统上设置定位和称重，并且实现检测过程的自动化，更好的保证操作者的人身安全。

本实施例中，所述中子测量系统包括中子测量室5和转运小车4；在检测过程中，相应的减速轨道将桶装核废物传送至所述转运小车4，转运小车4将桶装核废物运输至中子测量室5内。转运小车4可以电动推杆的方式驱动，在本实施例中，优选为齿轮齿条的方式进行驱动。

如图3所示，中子测量室5包括不锈钢内胆51、慢化层52、反射层53、测量组件54、镉片55和外层聚乙烯56；所述不锈钢内胆51构成测量腔，反射层53设置于所述不锈钢内胆51外侧，慢化层52包裹所述测量组件54的测量结构设置于所述反射层53与不锈钢内胆51之间；所述反射层53外包裹有外层聚乙烯56；中子测量室5的盖子部分外层聚乙烯56与反射层53之间还设置有镉片55。慢化层52可慢化测量对象所发射的中子，使其达到热中子能量水平，以及通过慢化环境中子以降低测量本底，并起到辐射屏蔽的作用。反射层53可增强中子的发射作用，提高测量装置的探测效率。镉片55可降低环境中子对测量结果的影响，降低本底干扰。外层聚乙烯56可降低环境本底。所述测量组件54的测量结构为中子管541，数量为多根，嵌入慢化层52中。

如图4所示，测量组件54的电子学盒542有两个用于分别安装电子元件的独立空间，可避免电子元件间的电磁干扰。

γ测量系统包括旋转平台、透射源平台和探测器平台在检测过程中，相应的减速轨道将桶装核废物传送至所述旋转平台；所述透射源平台的透射源和探测器平台的探测器对所述旋转平台上的桶装核废物进行γ测量。

图1和图2所示为本发明的一个是实施例，其中，所述的第一开关为第一光电对射开关11；第二开关为第二光电对射开关21；减速轨道包括与中子测量系统连接的第一减速称重轨道3和与γ测量系统连接的第二减速称重轨道6；传送开关包括第一减速称重轨道3上的第三光电对射开关31和第二减速称重轨道6上的第六光电对射开关61。

本系统的工作过程如下：

进行中子测量时，核废物桶首先进入前端的进料轨道1，电机M1正转，核废物桶沿轨道运动，触发第一光电对射开关11，电机M2正转，将核废物桶运送至旋转轨道2，第一光电对射开关11关闭，电机M1停止。

核废物桶沿旋转轨道2运动，触发第二光电对射开关21，电机M2停止，延迟一段时间后，旋转电机M3启动，驱动旋转轨道2逆时针旋转预设角度(本实施例中为90°)，旋转到位后旋转电机M3停止，延迟一段时间后电机M2正传，核废物桶沿旋转轨道2运动进入第一减速称重轨道3，第二光电对射开关关闭，电机M2停止。

核废物桶触发第一减速称重轨道3上的第三光电对射开关31，电机M4正转，核废物桶沿第一减速称重轨道3运动，触发第四光电对射开关32，此时核废物桶运行至第一减速称重轨道3的中心位置，电机M4停止，称重平台控制柜启动对核废物桶进行称重。称重结束后电机M4正转，核废物桶继续沿轨道运动至轨道末端触发第五光电对射开关33。

转运小车4的电机M5正转，核废物桶运动至转运小车4上，当第五光电对射开关33关闭，核废物桶完全送上转运小车4，电机M5和电机M4停止，小车移动电机M6正转，驱动转运小车4进入中子测量室5，中子测量室门缓缓关闭，当中子测量室门完全关闭后，门上的接近开关触发，转运小车4完全进入中子测量室5内，小车移动电机M6关闭。

核数据分析PC端开始进行中子测试，测试完成后核数据分析PC端发送信号至PLC，中子测量室门打开，小车移动电机M6反转，转运小车4退出中子测量室5。当转运小车4靠近第一减速称重轨道3时触发接近开关，小车移动电机M6停止，电机M5反转，将核废物桶转运至第一减速称重轨道3。当核废物桶触发第五光电对射开关33，电机M4反转，核废物桶沿轨道移动。当第五光电对射开关33关闭后，核废物桶完全离开转运小车4，电机M5停止。

当核废物桶触发第三光电对射开关31后，电机M2反转将核废物桶送入旋转轨道2。当第三光电对射开关31关闭后，电机M4和电机M2停止，旋转电机M3启动，驱动旋转轨道2顺时针旋转预设角度(本实施例中为90°)，旋转到位后电机M2反转，将核废物桶送入进料轨道1。

当核废物桶触发第一光电对射开关11后，电机M1反转，核废物桶沿轨道移动。当第一光电对射开关11关闭后，电机M2关闭，完成针对核废物桶的无损中子测量。

进行核废物桶的无损γ测量时，驱动电机M1正转，核废物桶沿进料轨道1运动。当核废物桶触发第一光电对射开关11后，电机M2正转，核废物桶进入旋转轨道2，当第一光电对射开关11关闭后，延迟一段时间电机M1关闭。

核废物桶沿旋转轨道2运动，当第二光电对射开关触发后，电机M2停止，延迟一段时间后旋转电机M3启动，驱动旋转轨道2逆时针旋转预设角度(本实施例中为90°)，旋转到位后旋转电机M3停止，延迟一段时间后电机M2正转，核废物桶沿轨道运动进入第二减速称重轨道6，触发第六光电对射开关61后，电机M7正转。

核废物桶沿第二减速称重轨道6运动，当第七光电对射开关62触发后，此时核废物桶运行至第二减速称重轨道6的中心位置，电机M7停止，称重平台控制柜启动对核废物桶进行称重。称重结束后电机M7正转，核废物桶继续沿轨道运动。

当核废物桶触发γ测量旋转平台7的第八光电对射开关71后，电机M8正转将核废物桶送上测量平台，当第八光电对射开关71关闭后核废物桶运行至测量位，电机M7和电机M8停止，固定挡块弹起。

核数据分析PC端开始进行γ测量。初始化原点，γ测量升降平台8的透射源平台和探测器平台在电机M10和M11驱动下上升至原点位置，启动旋转电机M9，打开透射源，源门打开状态指示灯红灯亮，启动电机M10、M11同步上升，上升至最高点后(不是限位点)，停止电机M10、M11；关闭透射源，源门关闭状态指示灯绿灯亮；启动电机M10、M11同步下降，设置下降测量位以及定时测量时间，即整个下降过程停止N次(每次下降高度＝整个上升高度/停止次数N)，到达测量位时，停止电机M10、M11，测量M秒结束后继续启动电机M10、M11下降至第二个测量位，如此进行直至停止平台下降(即测试完成)，停止旋转电机M9。

测试完成后，核数据分析PC端发送反馈信号至PLC，电机M8反转，核废物桶沿轨道运动触发第八光电对射开关71后，电机M7反转，核废物桶进入第二减速称重轨道6。当第八光电对射开关71关闭后，电机M8关闭。

核废物桶沿第二减速称重轨道6运动，当第六光电对射开关61触发后，电机M2反转，核废物桶进入旋转轨道2。当第六光电对射开关61关闭后，电机M7和电机M2停止，旋转电机M3启动，驱动旋转轨道2顺时针旋转预设角度(本实施例中为90°)，旋转到位后电机M2反转，将核废物桶送入进料轨道1。

当核废物桶触发第一光电对射开关11后，电机M1反转，核废物桶沿轨道移动。当第一光电对射开关11关闭后，电机M2关闭，完成针对核废物桶的无损γ测量。当需要进行连续测量时，桶装核废物完成其中一项检测返回至旋转轨道2后，旋转电机M3启动，驱动旋转轨道2旋转预设角度，旋转到位后电机M2反转，将核废物桶送入相应的减速轨道进行检测过程。

本发明设置有中子测量室，可利用无源中子分析方法检测核废物中放射性核素自发裂变产生的中子，进而计算α衰变核素超铀废物活度及活度浓度。通过转运小车装载核废物桶进入中子测量室，进而关闭中子测量室的室门，形成封闭的中子测量室，降低外界环境的干扰，并实现核废物桶自动进出中子测量室。中子测量室设置有慢化层，可慢化测量对象所发射的中子，使其达到热中子能量水平，以及通过慢化环境中子以降低测量本底，并起到辐射屏蔽的作用。反射层可增强中子的发射作用，提高测量装置的探测效率。镉片可降低环境中子对测量结果的影响，降低本底干扰。外层聚乙烯，可降低环境本底。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种桶装核废物检测系统，其特征在于，包括：

中子测量系统，用于对桶装核废物进行中子测量；

γ测量系统，用于对桶装核废物进行γ检测；

运输系统，包括轨道机构和控制机构；所述控制机构控制所述轨道机构将桶装核废物运输到达或离开中子测量系统或γ测量系统；

所述轨道机构包括进料轨道、旋转轨道和减速轨道；

待检测的桶装核废物经过进料轨道进入旋转轨道，经由旋转轨道旋转后进入不同的减速轨道以运输到达中子测量系统或γ测量系统；

检测完的桶装核废物经过减速轨道进入旋转轨道，经由旋转轨道旋转后进入进料轨道以返回进料处或经由旋转轨道旋转后进入另外的减速轨道以运输到达中子测量系统或γ测量系统。

2.如权利要求1所述的桶装核废物检测系统，其特征在于，所述进料轨道、旋转轨道和减速轨道上均设置有光电对射开关；所述控制机构根据被触发的光电对射开关控制相应的轨道动作以运输桶装核废物。

3.如权利要求2所述的桶装核废物检测系统，其特征在于，所述光电对射开关包括设置在进料轨道上的第一开关、设置在旋转轨道上的第二开关和设置在减速轨道上的传送开关；

所述控制机构根据被触发的光电对射开关控制相应的轨道动作以运输桶装核废物，包括：

在检测过程中，

第一开关被触发时，旋转轨道开始传送；

第二开关被触发时，旋转轨道停止传送并开始旋转，旋转预设角度后停止旋转再次开始传送；

传送开关被触发时，减速轨道开始传送；

在返回过程中，

传送开关被触发时，旋转轨道开始反向传送，该传送开关关闭时，旋转轨道停止反向传送并开始旋转，旋转预设角度后再次开始反向传送；

第一开关被触发时，进料轨道开始反向传送。

4.如权利要求3所述的桶装核废物检测系统，其特征在于，所述光电对射开关还包括设置于减速轨道上的称重开关；在检测过程中，称重开关被触发时，减速轨道停止传送对桶装核废物进行称重后再次传送。

5.如权利要求2所述的桶装核废物检测系统，其特征在于，所述中子测量系统包括中子测量室和转运小车；在检测过程中，相应的减速轨道将桶装核废物传送至所述转运小车，转运小车将桶装核废物运输至中子测量室内。

6.如权利要求5所述的桶装核废物检测系统，其特征在于，所述中子测量室包括不锈钢内胆、慢化层、反射层、测量组件、镉片和外层聚乙烯；所述不锈钢内胆构成测量腔，反射层设置于所述不锈钢内胆外侧，慢化层包裹所述测量组件的测量结构设置于所述反射层与不锈钢内胆之间；所述反射层外包裹有外层聚乙烯；中子测量室的盖子外层聚乙烯与反射层之间还设置有镉片。

7.如权利要求6所述的桶装核废物检测系统，其特征在于，所述测量组件的电子学盒有两个用于分别安装电子元件的独立空间。

8.如权利要求2-7任一所述的桶装核废物检测系统，其特征在于，所述γ测量系统包括旋转平台、透射源平台和探测器平台；在检测过程中，相应的减速轨道将桶装核废物传送至所述旋转平台；所述透射源平台的透射源和探测器平台的探测器对所述旋转平台上的桶装核废物进行γ测量。

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