CN113109862B - 一种耐辐照中子探测装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐辐照中子探测装置及其安装方法，装置包括中子计数管和电缆，以及预先设置在工艺罐体上的慢化屏蔽体；慢化屏蔽体内设置有用于安装中子计数管的套管，套管内的末端设置有磁力块，中子计数管的一端设置有能够吸附在磁力块上的球形端部，中子计数管的另一端设置有推送头，电缆穿过推送头与中子计数管连接，推送头上设置有用于将中子计数管送入套管的穿线器。本发明装置结构简单，设计合理，实现方便，结合安装方法，能够有效应用在耐辐照中子探测中，安装方便快捷，能够在探测环境条件严酷的情况下，准确采集到中子计数率，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种耐辐照中子探测装置及其安装方法

技术领域

本发明属于核辐射测量技术领域，具体涉及一种耐辐照中子探测装置及其安装方法。

背景技术

从反应堆中卸出的乏燃料含有未燃烧的易裂变元素，如U-235和新生成的易裂变元素，如Pu-239、U-233等，在乏燃料后处理过程中，这些易裂变元素堆积有可能发生临界安全事故。因此，为保护环境、确保人员安全、防止发生核临界安全风险，对乏燃料后处理场所中的中子进行监测，是十分必要的。

在乏燃料后处理工艺罐体处，γ剂量率水平最高可达192Gy/h，同时，在放射性元素衰变时会释放出大量衰变热，中子探测环境条件严酷，目前，为了防止辐射范围的扩大，通常将乏燃料后处理工艺罐体密封在由屏蔽墙体构成的屏蔽室内，增加了中子探测系统中的前端探测器的安装难度。

现有技术中，虽然存在有一些中子探测器，但现有中子探测器的设计之初，没有考虑到需要将前端探测器穿过预先埋设在屏蔽墙体中的S预埋管，因此，还缺乏结构简单，能快速高效地穿过S预埋管，且能够在探测环境条件严酷的情况下，准确采集到中子计数率的耐辐照中子探测装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种耐辐照中子探测装置，其装置结构简单，设计合理，实现方便，结合安装方法，能够有效应用在耐辐照中子探测中，安装方便快捷，能够在探测环境条件严酷的情况下，准确采集到中子计数率，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种耐辐照中子探测装置，包括中子计数管和电缆，以及预先设置在工艺罐体上的慢化屏蔽体；所述慢化屏蔽体内设置有用于安装中子计数管的套管，所述套管内的末端设置有磁力块，所述中子计数管的一端设置有能够吸附在磁力块上的球形端部，所述中子计数管的另一端设置有推送头，所述电缆穿过推送头与中子计数管连接，所述推送头上设置有用于将中子计数管送入套管的穿线器。

上述的一种耐辐照中子探测装置，所述中子计数管为He-3正比计数管。

上述的一种耐辐照中子探测装置，所述电缆上套设有不锈钢波纹管。

上述的一种耐辐照中子探测装置，所述慢化屏蔽体包括外壳，所述外壳的开口处设置有屏蔽盖板，所述外壳与屏蔽盖板形成密封腔，所述套管设置在密封腔内，位于密封腔内所述套管的外侧设置有第一慢化层，所述第一慢化层的外侧设置有反射层，所述反射层与外壳之间设置有第二慢化层。

上述的一种耐辐照中子探测装置，所述反射层包括多层金属材质，所述多层金属材质包括由内向外分层设置的第一铍铜层、铍层、镉层和第二铍铜层。

上述的一种耐辐照中子探测装置，所述磁力块为强力磁铁。

上述的一种耐辐照中子探测装置，所述推送头上设置有快速插拔孔。

上述的一种耐辐照中子探测装置，所述穿线器上设置有到位标记。

本发明还公开了一种耐辐照中子探测装置的安装方法，对上述的装置进行安装，包括以下步骤：

步骤一、将慢化屏蔽体预先设置在工艺罐体上；

步骤二、将所述穿线器的一端插入推送头的快速插拔孔中；

步骤三、人工手持穿线器，将所述中子计数管送入预先埋设的预埋管中，从而送入与预埋管连接的套管中；

步骤四、当所述穿线器上的到位标记位于预埋管的入口处，且增大推力，中子计数管不再移动时，所述中子计数管到达套管内的安装位置；

步骤五、将所述穿线器从推送头的快速插拔孔中拔出；

步骤六、所述中子计数管的球形端部吸附在套管内末端的磁力块上；

步骤七、当需要检修或更换中子计数管时，通过拉动不锈钢波纹管，使中子计数管的球形端部脱离磁力块，并从预埋管中拉出。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的装置结构简单，设计合理，实现方便。

2、本发明的慢化屏蔽体外壳由外层钢板和内层钢板组成，并在内部灌铅，形成铅屏蔽层，能够有效屏蔽外部γ射线，抑制外部γ射线对中子计数管的影响；第一慢化层能够将快中子慢化为热中子，通过反射层反射后汇集到中子计数管，由中子计数管实现对中子的计数测量；反射层能够反射外侧面中子射线，收集探测面中子射线，能够有效提高探测面中子计数的探测效率；第二慢化层能够有效屏蔽外侧面中子射线，抑制外侧面中子射线对中子计数管的影响。

3、本发明在中子计数管的末端设计半球形端部，便于中子计数管的送入和抽出，减少摩擦和卡顿，有利于中子计数管的导向和定位，使整个安装过程顺畅。

4、本发明在套管内的末端预先设置强力磁铁，通过磁力吸附，将中子计数管固定在安装位置，操作简单方便。

5、本发明通过穿线器将中子计数管送入预埋管，能够快速高效地穿过预埋管，到达中子计数管的安装位置，并通过到位标记确认安装到位。

6、本发明能够有效应用在耐辐照中子探测中，安装方便快捷，能够在探测环境条件严酷的情况下，准确采集到中子计数率，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明的装置结构简单，设计合理，实现方便，结合安装方法，能够有效应用在耐辐照中子探测中，安装方便快捷，能够在探测环境条件严酷的情况下，准确采集到中子计数率，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明探测装置的结构示意图；

图2为本发明慢化屏蔽体的结构示意图；

图3为本发明安装方法的流程图。

附图标记说明:

1—中子计数管； 2—电缆； 3—慢化屏蔽体；

3-1—外壳； 3-2—屏蔽盖板； 3-5—第一慢化层；

3-6—反射层； 3-7—第二慢化层； 4—套管；

5—磁力块； 6—球形端部； 7—推送头；

8—穿线器； 9—到位标记。

具体实施方式

如图1所示，本发明的耐辐照中子探测装置，包括中子计数管1和电缆2，以及预先设置在工艺罐体上的慢化屏蔽体3；所述慢化屏蔽体3内设置有用于安装中子计数管1的套管4，所述套管4内的末端设置有磁力块5，所述中子计数管1的一端设置有能够吸附在磁力块5上的球形端部6，所述中子计数管1的另一端设置有推送头7，所述电缆2穿过推送头7与中子计数管1连接，所述推送头7上设置有用于将中子计数管1送入套管4的穿线器8。

具体实施时，考虑到现场安装环境高温、高剂量(约192Gy/h)，中子计数管1需穿过直径DN100的S预埋管进入工艺间，中子计数管1在工艺过程中需在S预埋管中送入和抽出。

具体实施时，中子计数管1设计半球形端部，便于中子计数管1在S预埋管中送入和抽出，减少摩擦和卡顿，有利于中子计数管1的导向和定位，使整个安装过程顺畅。

本实施例中，所述中子计数管1为He-3正比计数管。

具体实施时，He-3正比计数管内充的气体为氦气体，氦气为稳定的惰性气体，无毒阻燃，具有稳定的物理形态和化学成分，自身不会因为温湿度变化或辐照发生化学反应，也不会在乏燃料后处理厂正常、异常以及事故运行过程中与其所在环境中的物质发生反应生成有害物质。

本实施例中，所述电缆2上套设有不锈钢波纹管。

具体实施时，通过不锈钢波纹管实现对电缆2的铠装。

本实施例中，如图2所示，所述慢化屏蔽体3包括外壳3-1，所述外壳3-1的开口处设置有屏蔽盖板3-2，所述外壳3-1与屏蔽盖板3-2形成密封腔，所述套管4设置在密封腔内，位于密封腔内所述套管4的外侧设置有第一慢化层3-5，所述第一慢化层3-5的外侧设置有反射层3-6，所述反射层3-6与外壳3-1之间设置有第二慢化层3-7。

具体实施时，外壳3-1由外层钢板和内层钢板组成，并在内部灌铅，形成铅屏蔽层，能够有效屏蔽外部γ射线，抑制外部γ射线对中子计数管1的影响；第一慢化层3-5能够将快中子慢化为热中子，通过反射层3-6反射后汇集到中子计数管1，由中子计数管1实现对中子的计数测量；反射层3-6能够反射外侧面中子射线，收集探测面中子射线，能够有效提高探测面中子计数的探测效率；第二慢化层3-7能够有效屏蔽外侧面中子射线，抑制外侧面中子射线对中子计数管1的影响。而且，为适应不同测点的辐射特性，第一慢化层3-5、反射层3-6和第二慢化层3-7的厚度均能够进行调整。

本实施例中，所述反射层3-6包括多层金属材质，所述多层金属材质包括由内向外分层设置的第一铍铜层、铍层、镉层和第二铍铜层。

具体实施时，所述第一铍铜层为1mm厚度的铍铜板，所述铍层为1mm厚度的铍板，所述镉层为2mm厚度的镉板，所述第二铍铜层为1mm厚度的铍铜板。

本实施例中，所述磁力块5为强力磁铁。

具体实施时，在套管4内的末端预先设置强力磁铁，通过磁力吸附，将中子计数管1固定在安装位置，操作简单方便。

本实施例中，所述推送头7上设置有快速插拔孔。

具体实施时，通过快速插拔孔实现穿线器8与推送头7的快速连接或脱离。

本实施例中，所述穿线器8上设置有到位标记9。

具体实施时，通过到位标记9能够直观显示中子计数管1在套管4内的位置。

如图3所示，本发明的耐辐照中子探测装置的安装方法，包括以下步骤：

步骤一、将慢化屏蔽体3预先设置在工艺罐体上；

具体实施时，慢化屏蔽体3通过外壳3-1直接焊接在支架上，整体外形尺寸不大于225mm×360mm×360mm，重量不超过150kg；通过慢化屏蔽体3，将散射中子和γ本底屏蔽至中子计数管1可接受的范围内。

步骤二、将所述穿线器8的一端插入推送头7的快速插拔孔中；

步骤三、人工手持穿线器8，将所述中子计数管1送入预先埋设的预埋管中，从而送入与预埋管连接的套管4中；

步骤四、当所述穿线器8上的到位标记9位于预埋管的入口处，且增大推力，中子计数管1不再移动时，所述中子计数管1到达套管4内的安装位置；

步骤五、将所述穿线器8从推送头7的快速插拔孔中拔出；

步骤六、所述中子计数管1的球形端部6吸附在套管4内末端的磁力块5上；

步骤七、当需要检修或更换中子计数管1时，通过拉动不锈钢波纹管，使中子计数管1的球形端部6脱离磁力块5，并从预埋管中拉出。

具体实施时，拉动不锈钢波纹管，当拉力大于强力磁铁的磁力时，中子计数管1脱离强力磁铁，从预埋管中拉出，由于不锈钢波纹管和电缆2之间存在间隙，可相对滑动，在拉动不锈钢波纹管时，电缆2并未受到较大的拉力。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种耐辐照中子探测装置，其特征在于：包括中子计数管(1)和电缆(2)，以及预先设置在工艺罐体上的慢化屏蔽体(3)；所述慢化屏蔽体(3)内设置有用于安装中子计数管(1)的套管(4)，所述套管(4)内的末端设置有磁力块(5)，所述中子计数管(1)的一端设置有能够吸附在磁力块(5)上的球形端部(6)，所述中子计数管(1)的另一端设置有推送头(7)，所述电缆(2)穿过推送头(7)与中子计数管(1)连接，所述推送头(7)上设置有用于将中子计数管(1)送入套管(4)的穿线器(8)；

所述慢化屏蔽体(3)包括外壳(3-1)，所述外壳(3-1)的开口处设置有屏蔽盖板(3-2)，所述外壳(3-1)与屏蔽盖板(3-2)形成密封腔，所述套管(4)设置在密封腔内，位于密封腔内所述套管(4)的外侧设置有第一慢化层(3-5)，所述第一慢化层(3-5)的外侧设置有反射层(3-6)，所述反射层(3-6)与外壳(3-1)之间设置有第二慢化层(3-7)。

2.按照权利要求1所述的一种耐辐照中子探测装置，其特征在于：所述中子计数管(1)为He-3正比计数管。

3.按照权利要求1所述的一种耐辐照中子探测装置，其特征在于：所述电缆(2)上套设有不锈钢波纹管。

4.按照权利要求1所述的一种耐辐照中子探测装置，其特征在于：所述反射层(3-6)包括多层金属材质，所述多层金属材质包括由内向外分层设置的第一铍铜层、铍层、镉层和第二铍铜层。

5.按照权利要求1所述的一种耐辐照中子探测装置，其特征在于：所述磁力块(5)为强力磁铁。

6.按照权利要求1所述的一种耐辐照中子探测装置，其特征在于：所述推送头(7)上设置有快速插拔孔。

7.按照权利要求1所述的一种耐辐照中子探测装置，其特征在于：所述穿线器(8)上设置有到位标记(9)。

8.一种耐辐照中子探测装置的安装方法，其特征在于，对如权利要求1-7中所述的装置进行安装，所述安装方法包括以下步骤：

步骤一、将慢化屏蔽体(3)预先设置在工艺罐体上；

步骤二、将所述穿线器(8)的一端插入推送头(7)的快速插拔孔中；

步骤三、人工手持穿线器(8)，将所述中子计数管(1)送入预先埋设的预埋管中，从而送入与预埋管连接的套管(4)中；

步骤四、当所述穿线器(8)上的到位标记(9)位于预埋管的入口处，且增大推力，中子计数管(1)不再移动时，所述中子计数管(1)到达套管(4)内的安装位置；

步骤五、将所述穿线器(8)从推送头(7)的快速插拔孔中拔出；

步骤六、所述中子计数管(1)的球形端部(6)吸附在套管(4)内末端的磁力块(5)上；

步骤七、当需要检修或更换中子计数管(1)时，通过拉动不锈钢波纹管，使中子计数管(1)的球形端部(6)脱离磁力块(5)，并从预埋管中拉出。

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