CN113238270A - 铀矿石的检测方法、装置、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种铀矿石的检测方法，其中包括：响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束；获取铀矿石受电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率；以及根据第一计数率和第二计数率确定铀矿石的品位信息，以完成铀矿石的检测。因此，本公开的方法可以在不设置电子转换靶的情况下，通过对激发的光子和中子信号的关系实现对铀矿石的品位分析，从而避免了其他放射性核素的干扰，有效地对高品位铀矿石进行更为精确的筛选，极大地提高了筛选效率。此外，本公开还提供了一种铀矿石的检测装置、铀矿石的检测系统、电子设备及计算机可读存储介质。
Description
技术领域
本公开涉及核技术领域，尤其涉及一种铀矿石的检测方法、铀矿石的检测装置、铀矿石的检测系统、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
铀元素是核工业最关心的元素。天然铀元素中有0.7％的235U，其在发生裂变时能够放出巨大的能量，从而构成反应堆、核武器释放能量的来源。为了开展对235U的利用，至少需要两个步骤来得到235U：(1)对铀矿石进行采矿；(2)从铀元素中分离235U。其中，铀分离技术已经较为成熟，但对于矿石的品位进行分析，检测富含铀元素的矿石(即铀矿石)以实现铀矿石分选，则是目前技术仍需大力发展的领域。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决现有技术中在针对铀矿石的品位分选过程中所存在的技术问题中至少之一，本公开提供了一种铀矿石的检测方法、铀矿石的检测装置、铀矿石的检测系统、电子设备及计算机可读存储介质。
(二)技术方案
本公开的一个方面提供了一种铀矿石的检测方法，其中，包括：响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束；获取铀矿石受电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率；以及根据第一计数率和第二计数率确定铀矿石的品位信息，以完成铀矿石的检测。
根据本公开的实施例，在响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束之前，包括：控制传送带带动铀矿石高速运动；通过光电感应器件判断铀矿石的位置信息。
根据本公开的实施例，在响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束中，包括：控制电子加速器以固定出束周期向铀矿石出射电子束；
根据本公开的实施例，电子束的出射能量为5.6MeV～10.55MeV，固定出束周期为4ms～100ms。
根据本公开的实施例，在获取铀矿石受电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率中，包括：响应于电子束的出射，控制光子探测器探测铀矿石受电子束激发所产生的散射光子，以生成第一计数率；响应于电子束的出射后累计的延迟时间，控制中子探测器探测铀矿石受电子束激发所产生的裂变中子，以生成第二计数率。
根据本公开的实施例，在控制光子探测器探测铀矿石受电子束激发所产生的散射光子中，包括：在电子束出射后的响应时间内，控制光子探测器在累计模式进行散射光子的探测；其中，响应时间为5μs以下。
根据本公开的实施例，在控制中子探测器探测铀矿石受电子束激发所产生的裂变中子中，包括：响应于累计的延迟时间，控制中子探测器在脉冲模式进行裂变中子的探测；其中，延迟时间为0.1ms～2ms。
根据本公开的实施例，在根据第一计数率和第二计数率确定铀矿石的品位信息中，包括：通过第一计数率和第二计数率获取铀矿石的检测因子；根据检测因子确定铀矿石的品位信息。
本公开的另一个方面提供了一种铀矿石的检测装置，其中，包括电子束控制模块、计数率获取模块和品位确定模块。电子束控制模块用于响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束；计数率获取模块用于获取铀矿石受电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率；以及品位确定模块用于根据第一计数率和第二计数率确定铀矿石的品位信息，以完成铀矿石的检测。
本公开的另一个方面提供了一种铀矿石的检测系统，用于实现上述的方法，其中，铀矿石设置于传送屏蔽腔中，包括电子加速器、光子探测器和中子探测器。电子加速器对应于传送屏蔽腔的入射孔设置，用于将出射电子束经过入射孔照射到铀矿石上，以产生散射光子和裂变中子；光子探测器对应于传送屏蔽腔的第一出射孔设置，用于探测传送屏蔽腔中逸出的散射光子；以及中子探测器对应于传送屏蔽腔的第二出射孔设置，用于探测传送屏蔽腔中逸出的裂变中子。
根据本公开的实施例，电子加速器的出射口设置薄窗，薄窗用于避免在电子束在接触铀矿石之前产生X射线。
根据本公开的实施例，薄窗与传送屏蔽腔的入射孔之间具有预设间距，预设间距用于满足电子束的电子飞行距离。
根据本公开的实施例，入射孔的直径为5cm以下，电子飞行距离为20cm～100cm。
根据本公开的实施例，光子探测器为气体探测器、闪烁探测器等中的至少一种，中子探测器为3He探测器、10BF3探测器等热中子探测器中的至少一种。
本公开的另一个方面提供了一种电子设备，其中，包括一个或多个处理器和存储器；存储器用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现上述的方法。
本公开的另一个方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其中，该指令在被执行时用于实现上述的方法。
(三)有益效果
本公开提供了一种铀矿石的检测方法，其中包括：响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束；获取铀矿石受电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率；以及根据第一计数率和第二计数率确定铀矿石的品位信息，以完成铀矿石的检测。因此，本公开的方法可以在不设置电子转换靶的情况下，通过对激发的光子和中子信号的关系实现对铀矿石的品位分析，从而避免了其他放射性核素的干扰，有效地对高品位铀矿石进行更为精确的筛选，极大地提高了筛选效率。此外，本公开还提供了一种铀矿石的检测装置、铀矿石的检测系统、电子设备及计算机可读存储介质。
附图说明
图1示意性示出了根据本公开实施例的铀矿石的检测方法的流程图；
图2示意性示出了根据本公开实施例的铀矿石的检测方法的原理图；
图3示意性示出了根据本公开实施例的铀矿石的检测方法中关于电子脉冲、散射光子和裂变中子的测量时序图；
图4示意性示出了根据本公开实施例的铀矿石的检测方法中铀元素的裂变中子产生截面；
图5示意性示出了根据本公开实施例的铀矿石的检测装置的组成图；
图6意性示出了根据本公开实施例的铀矿石的检测系统的构成图；
图7性示出了根据本公开实施例的应用上述铀矿石的检测方法的电子设备的组成图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把他们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把他们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的代替特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
目前，传统技术是测量矿石的剂量率，通过剂量率来对矿石的品位进行分析。由于一般的剂量率仪测量的是α、β和γ射线，对中子射线的效率较低(并且，铀元素自身的中子比产额也不高)。因此，此类方法就难免受到其它α、β、γ放射性核素的干扰，无法有效地对矿石中是否含有足够高品位的铀元素进行评价。而且，传统的矿石质量的检测是基于轫致辐射的原理实现，因而需要电子靶将加速器产生的电子转换为轫致辐射，这也会造成检测系统的复杂性以及检测成本的居高不下。
为解决现有技术中在针对铀矿石的品位分选过程中所存在的技术问题中至少之一，本公开提供了一种铀矿石的检测方法、铀矿石的检测装置、铀矿石的检测系统、电子设备及计算机可读存储介质。
如图1所示，本公开的一个方面提供了一种铀矿石的检测方法，其中，包括步骤S101-S103。
在步骤S101中，响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束；
在步骤S102中，获取铀矿石受电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率；以及
在步骤S103中，根据第一计数率和第二计数率确定铀矿石的品位信息，以完成铀矿石的检测。
铀矿石一般通过传送带传送至密封腔中，在密封腔中可以实现对铀矿石的品位检测。由于密封腔用于辐射屏蔽，可以为一具有特定长度的筒形或管形的密封结构。为此，可以通过光电感应器件对铀矿石所处的密封腔的具体位置进行判断，以获取其相对于传送密封腔的位置信息。
在确定该位置信息之后，可以直接触发电子加速器发射高能电子束，以确保电子束准确地轰击到所检测位置信息对应的待检测的铀矿石上。
如图2所示，电子束在打到待检测矿石上后，首先会和矿石原子的库仑场发生反应制造一个前冲性的光子。该光子在矿石中继续运动时，会有矿石原子发生两种反应，即如图2所示情况1和情况2。在情况1中，产生的是与原子散射之后的散射光子p，在情况2中产生的是与原子核反应之后的裂变中子n(如果有铀元素存在的话)。由于光子与原子产生散射光子的截面σp和光子与原子核产生裂变中子的截面σn分别满足：
其中，wi是矿石中除了铀之外各元素的数量占比，σp，i和σn，i是它们对应的散射光子和裂变中子产生截面。wU是铀元素的数量占比，σp，U和σn，U是铀(U)的散射光子和裂变中子截面。
由于在天然矿物中，一般的元素不具备产生裂变中子的能力，即σn，i＝0，因此，通过预设因子f可以满足：
当电子加速器的能量恒定，矿石的种类在一段时间内没有发生显著变化时，σp，i、σp，U和σn，U均为某确定值。
因此，可以进一步使得上述公式(3)转换为：
其中，Rp/n，i为除U外其它核素的散射光子与中子产生截面之比，Rp/n，U为U的散射光子与中子产生截面之比。
显然，上述公式(4)中的Rp/n，i和Rp/n，U都是可以经过标定得到的，具体标定可以预先测量一系列铀含量已知的样品，然后通过如下式(5)所示的斜率和截距进行拟合实现。因此，f因子就仅仅由wi/wU决定，对通过一批次的矿石来说，除了铀之外的各元素的含量是相对稳定的，则预设因子f的大小仅由wU决定，并存在如下线性关系：
因此，通过测量预设因子f，便可以知道铀矿石的品位wU。
可见，上述公式(5)中并未涉及铀矿石的形状和尺寸。因此，利用本公开实施例的上述技术方案来分析铀矿石品位时，可免于受到矿石形状和尺寸的影响，更容易实现对每个具体矿石的一对一精确测量。
此外，在公式(3)中，预设因子f是光子截面σp和中子截面σn的比值，很显然，对光子截面σp和中子截面σn进行直接测量并不容易，在工程实现上这也没有必要。
因此，在本公开的实施例中，对f的测量是通过两个探测器来实现的，即散射光子探测器和中子探测器。探测电子激发铀矿石后产生的不同种类射线的计数率，其中光子探测器所探测的散射光子的第一计数率正比于光子截面σp，中子探测器所探测的裂变中子的第二计数率正比于中子截面σn。因此，尽管每种探测器都存在未知的绝对探测效率，但是两种探测器的对光子和中子绝对探测效率的比值仍然是可以通过测量各自的计数率来校正的，因此公式(5)中的线性关系仍然能够得到保证。其中，依据公式(3)可知，只要预设因子f与两个探测器得到的计数率比值成正比。
因此，通过第一计数率和第二计数率可以确定预设因子f，进而可以确定铀矿石品位wU，从而完成铀矿石的检测，实现对不同品位铀矿石的筛选。
如图3所示实际的电子脉冲、散射光子和裂变中子的测量时序，在本公开的实施例中，如图3的(a)-(c)所示，当电子加速器以4ms～100ms的出束周期进行工作，在每个出束周期内，散射光子在出束后的5μs内进行测量。其中，5μs这个数一般可以根据实际的加速器脉冲宽度来决定，如加速器输出的电子脉冲在矿石中持续多久(脉冲宽度)即测量多久。此外，由于光子计数率极高，探测器无法逐一分辨每个光子，使得本公开实施例散射光子探测器的工作模式是由客观事实(光子计数率高)决定工作在累计模式，即探测器输出信号大小与光子计数率成正比的模式。对于中子探测器而言，由于裂变中子的计数率相对较低，决定中子探测器可以工作在脉冲模式，使得其可以记录每个中子的能量及到达时刻。
因此，依据本公开的实施例，可以在不设置电子转换靶，直接让电子束轰击铀矿石，同时激发并测量其所产生的的散射光子和裂变中子信号，根据计算得到中子信号和散射光子信号的比值，实现对铀矿石品位的分析。
具体地，本公开实施例的检测方法可以实现对传送带上每个铀矿石的逐个分析，可分析的铀矿石品位可低于0.1％(小于该值不具备经济价值)，以满足相关企业的在线分析需求。
因此，本公开的方法可以在不设置电子转换靶的情况下，通过对激发的光子和中子信号的关系实现对铀矿石的品位分析，从而避免了其他放射性核素的干扰，有效地对高品位铀矿石进行更为精确的筛选，极大地提高了筛选效率。
根据本公开的实施例，在步骤S101中响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束之前，包括：控制传送带带动铀矿石高速运动；通过光电感应器件判断铀矿石的位置信息。
当待检测的铀矿石被转移至传送带上时，传动带受驱动力作用，会带动铀矿石在传送密封腔中进行高速运动。光电感应器件可以对应传送带上方安装于传送密封腔内壁或传送密封腔之外。借助光电感应器件可以实现对传送密封腔中高速运动的铀矿石的位置进行精确判断。
根据本公开的实施例，在步骤S101响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束中，包括：控制电子加速器以固定出束周期向铀矿石出射电子束；
电子加速器可以出射高能电子束，具体地，出射电子束的循环时间周期一般固定，借此固定出束周期进行周期性电子束出射。
根据本公开的实施例，电子束的出射能量为5.6MeV～10.55MeV，固定出束周期为4ms～100ms。
如图4所示在电子束激发下铀元素的中子所产生的中子截面σn，可见，电子的能量要超过5.6MeV才会有可观的中子产生能力。此外，随着电子能量的提高，截面会逐渐增大，分析灵敏度会越来越高。
因此，原则上虽是能够让电子e的能量大些为好，但是考虑到空气中的14N会被高能量电子e活化，从而导致辐射防护安全问题，所以电子的能量也不宜过高，一般应选择小于10.55MeV。即本公开实施例所选取的电子就加速器的能量为[5.6MeV，10.55MeV]。
此外，参照前述如图3所示的测量时序图，为更好的使得第一计数率和第二计数率的测量结果更为准确，一般可以选择固定出束周期为4ms～100ms。
根据本公开的实施例，在步骤S102获取铀矿石受电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率中，包括：响应于电子束的出射，控制光子探测器探测铀矿石受电子束激发所产生的散射光子，以生成第一计数率；响应于电子束的出射后累计的延迟时间，控制中子探测器探测铀矿石受电子束激发所产生的裂变中子，以生成第二计数率。
电子束在出射之后，会生成相应的控制指令，该控制指令被执行时用于控制光子探测器探测散射光子信号，以生成受电子束激发所产生的铀矿石的散射光子的第一计数率。然而，为躲避X射线脉冲对中子探测器的干扰，同时避免环境中其它低阈能材料产生的光中子干扰，中子探测器在电子加速器出射电子束的之后的一段时间是不工作的，该段时间即为累计的延迟时间。在该延迟时间段满足之后，中子探测器所测量到的一般就只剩下裂变材料所产生的中子，从而保证了中子探测准确性。具体地，上述延迟时间满足之后会生成另一控制指令，以被执行时用于中子探测器探测裂变中子信号，以生成受电子束激发所产生的铀矿石的裂变中子的第二计数率。
借此，可以使得第一计数率和第二计数率的测量结果更为准确。
根据本公开的实施例，在上述控制光子探测器探测铀矿石受电子束激发所产生的散射光子中，包括：在电子束出射后的响应时间内，控制光子探测器在累计模式进行散射光子的探测；其中，响应时间为5μs以下。
如前述所言，由于光子计数率极高，探测器无法逐一分辨每个光子，使得本公开实施例散射光子探测器的工作模式是由客观事实(光子计数率高)决定工作在累计模式，即探测器输出信号大小与光子计数率成正比的模式。而且，在每个出束周期内，散射光子一般在出束后的5μs内进行测量。其中，5μs这个数一般可以根据实际的加速器脉冲宽度来决定，如加速器输出的电子脉冲在矿石中持续多久(脉冲宽度)即测量多久。为确保检测的第一计数率的准确性，同时节约检测时间，一般该响应时间为5μs以下。
根据本公开的实施例，在上述控制中子探测器探测铀矿石受电子束激发所产生的裂变中子中，包括：响应于累计的延迟时间，控制中子探测器在脉冲模式进行裂变中子的探测；其中，延迟时间为0.1ms～2ms。
对于中子探测器而言，由于裂变中子的计数率相对较低，决定中子探测器可以工作在脉冲模式，使得其可以记录每个中子的能量及到达时刻。此外，中子探测器在电子加速器出射电子束的之后的一段时间是不工作的，该段累计的延迟时间可以为0.1ms～2ms，以躲避X射线脉冲的干扰以及其它低阈能材料产生的光中子干扰等。因此，使得本公开实施例的第二计数率的探测结果更为精确。
根据本公开的实施例，在步骤S103根据第一计数率和第二计数率确定铀矿石的品位信息中，包括：通过第一计数率和第二计数率获取铀矿石的检测因子；根据检测因子确定铀矿石的品位信息。
通过第一计数率和第二计数率可以确定预设因子f，进而可以确定铀矿石品位wU，从而完成铀矿石的检测，实现对不同品位铀矿石的筛选。其中，上述的预设因子f即为本公开实施例中的检测因子，在此不作赘述。
需要说明的是，铀元素的含量可以是通过测量中子而达成，结合上光子计数率可以获得铀品位信息。因此，避免了其它放射性α、β、γ等因素的干扰。
因此，可见，根据本公开实施例中的铀矿石检测方法，可以至少达到如下技术效果：
(1)利用能量在[5.6MeV，10.55MeV]范围的电子加速器，不设置电子转换靶，直接让电子照射矿石，同时激发光子和中子信号，通过分析二者的关系来对铀矿石的品位进行分析，从而避免环境射线等因素的影响，确保检测数据准确性。
(2)同时设置两种探测器，散射光子探测器工作在累计模式，中子探测器工作在脉冲模式。光子探测器在加速器出束的同时即开始工作，工作的典型时长可以为电子的脉宽。中子探测器在加速器出束后一段时间再开始工作，延迟时间为[0.1ms～2ms]，测量时间延续到下一个电子脉冲开始。因此，可以进一步避免环境因素等辐射影响对探测数据的干扰，保证数据准确性。
如图5所示，本公开的另一个方面提供了一种铀矿石的检测装置500，其中，包括电子束控制模块510、计数率获取模块520和品位确定模块530。电子束控制模块510用于响应于铀矿石的位置信息，控制电子加速器向铀矿石出射电子束；计数率获取模块520用于获取铀矿石受电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率；以及品位确定模块530用于根据第一计数率和第二计数率确定铀矿石的品位信息，以完成铀矿石的检测。
需要说明的是，图5所示铀矿石的检测装置500部分的实施例方式与前述铀矿石的检测方法部分的实施例方式对应类似，并且所达到的技术效果也对应类似，在此不再赘述。
如图6所示，本公开的另一个方面提供了一种铀矿石的检测系统600，用于实现上述的方法，其中，铀矿石设置于传送屏蔽腔641中，包括电子加速器610、光子探测器620和中子探测器630。电子加速器610对应于传送屏蔽腔640的入射孔k1设置，用于将出射电子束E经过入射孔k1照射到铀矿石上，以产生散射光子p和裂变中子n；光子探测器620对应于传送屏蔽腔640的第一出射孔k2设置，用于探测传送屏蔽腔640中逸出的散射光子p；以及中子探测器630对应于传送屏蔽腔640的第二出射孔设置，用于探测传送屏蔽腔640中逸出的裂变中子。
高能电子加速器610产生高能电子，与传统加速器不同的是，电子加速器无需提供韧致辐射而不设置电子靶，从而进一步简化系统结构组成，节约成本。
根据本公开的实施例，电子加速器610的出射口k0设置薄窗611，薄窗611用于避免在电子束E在接触铀矿石之前产生X射线。
在电子加速器610的电子束E的传输路径末端设置一可让电子穿透、厚度很薄的窗层作为薄窗611，该薄窗611在满足加速器真空的前提下，应该尽可能的薄(例如50μm的钛片或10μm或左右的金刚石片)，以避免在电子接触矿石之前就产生X射线，减少不必要的射线本底。
根据本公开的实施例，薄窗611与传送屏蔽腔640的入射孔k1之间具有预设间距d，预设间距d用于满足电子束E的电子飞行距离。
根据本公开的实施例，入射孔k1的直径为5cm以下，电子飞行距离d为20cm～100cm。
电子e在离开加速器之后，可以飞行一段距离d再接触矿石，电子e飞行距离d从20cm到100cm均可，在满足屏蔽和机械安装的前提下，可尽可能的小。具体地，该电子飞行距离d需要满足加速器出束口与屏蔽结构、机械、矿石等不产生干涉。太小的距离(如10cm)可能难以满足这个要求，此外20-100cm的飞行距离已经足以使得本公开实施例的系统结构相对现有技术中具有电子靶的测量装置更加紧凑。
根据本公开的实施例，光子探测器620为气体探测器、闪烁探测器等中的至少一种，中子探测器630为3He探测器、10BF3探测器等热中子探测器中的至少一种。
需要说明的是，如图6所示，传送带642和矿石由一个铅屏蔽结构641包围，同时形成传送屏蔽腔640，以减少检测过程中的X射线和γ射线对环境剂量率的影响。在铅屏蔽结构641的上方对应开孔k0出射电子束E的位置，开一个圆柱形的孔作为入射孔k1，以便电子e从该入射孔k1入射后照射到矿石上。由于电子束一般为锥束，过大孔径或其他形状会造成照射野扩大，造成高能电子e照射到传送屏蔽腔中其他非矿石的材料从而影响探测，该孔k1的孔径满足电子入射即可，不宜过大，通常可以让直径小于5cm。
此外，在铅屏蔽结构641的一侧对应光子探测器620的位置，开设另一个圆柱形的第一出射孔k2作为光子出射孔，以便光子p从该第一出射孔k2入射后照射到光子探测器620上，实现第一计数率的探测。其中，为防止环境射线因素影响，在光子探测器620周围设置一屏蔽层621，保证第一计数率的探测准确性。
进一步地，在铅屏蔽结构641的另一侧对应中子探测器630的位置，开设另一第二出射孔作为中子出射孔，以便于中子n从该第二出射孔入射后照射到中子探测器630上，实现第二计数率的探测。其中，为防止环境射线因素影响，在中子探测器630周围设置有铅屏蔽层631、中子吸收体632和中子慢化体633，以保证第二计数率的探测准确性。
如图7所示本公开实施例的电子设备的框图。其中，图7示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本公开的另一方面提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器和存储器；存储器用于存储一个或多个程序，其中，当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行时，使得上述一个或多个处理器实现本公开实施例的方法。
如图7所示，根据本公开实施例的计算机系统700包括处理器701，其可以根据存储在只读存储器(ROM)702中的程序或者从存储部分708加载到随机访问存储器(RAM)703中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器701例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器701还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器701可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
在RAM 703中，存储有系统700操作所需的各种程序和数据。处理器701、ROM 702以及RAM 703通过总线704彼此相连。处理器701通过执行ROM 702和/或RAM 703中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 702和RAM 703以外的一个或多个存储器中。处理器701也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。
根据本公开的实施例，系统700还可以包括输入/输出(I/O)接口705，输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。系统700还可以包括连接至I/O接口705的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分706；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分707；包括硬盘等的存储部分708；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分709。通信部分709经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器710也根据需要连接至I/O接口708。可拆卸介质711，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器710上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分708。
根据本公开的实施例，根据本公开实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分709从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。在该计算机程序被处理器701执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
根据本公开的实施例，电子束控制模块510、计数率获取模块520和品位确定模块530中的至少一个可以实现为参考图7描述的计算机程序模块，其在被处理器执行时，可以实现上面描述铀矿石的检测方法的相应操作。
本公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，上述指令在被执行时用于实现本公开实施例的方法。
具体地，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。
上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的铀矿石的检测方法。
或者，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。
上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的铀矿石的检测方法。
本公开的另一方面提供了一种计算机程序，上述计算机程序包括计算机可执行指令，上述指令在被执行时用于实现本公开实施例铀矿石的检测方法。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域技术人员可以理解，尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种铀矿石的检测方法，其中，包括：
响应于所述铀矿石的位置信息，控制电子加速器向所述铀矿石出射电子束；
获取所述铀矿石受所述电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率；以及
根据所述第一计数率和第二计数率确定所述铀矿石的品位信息，以完成所述铀矿石的检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述响应于所述铀矿石的位置信息，控制电子加速器向所述铀矿石出射电子束之前，包括：
控制传送带带动所述铀矿石高速运动；
通过光电感应器件判断所述铀矿石的位置信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述响应于所述铀矿石的位置信息，控制电子加速器向所述铀矿石出射电子束中，包括：
控制所述电子加速器以固定出束周期向所述铀矿石出射电子束。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电子束的出射能量为5.6MeV～10.55MeV，所述固定出束周期为4ms～100ms。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述获取所述铀矿石受所述电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率中，包括：
响应于所述电子束的出射，控制光子探测器探测所述铀矿石受所述电子束激发所产生的散射光子，以生成第一计数率；
响应于所述电子束的出射后累计的延迟时间，控制中子探测器探测所述铀矿石受所述电子束激发所产生的裂变中子，以生成第二计数率。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述控制光子探测器探测所述铀矿石受所述电子束激发所产生的散射光子中，包括：
在所述电子束出射后的响应时间内，控制所述光子探测器在累计模式进行散射光子的探测；
其中，所述响应时间为5μs以下。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述控制中子探测器探测所述铀矿石受所述电子束激发所产生的裂变中子中，包括：
响应于累计的所述延迟时间，控制所述中子探测器在脉冲模式进行裂变中子的探测；
其中，所述延迟时间为0.1ms～2ms。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述根据所述第一计数率和第二计数率确定所述铀矿石的品位信息中，包括：
通过所述第一计数率和第二计数率获取所述铀矿石的检测因子；
根据所述检测因子确定所述铀矿石的品位信息。
9.一种铀矿石的检测装置，其中，包括：
电子束控制模块，用于响应于所述铀矿石的位置信息，控制电子加速器向所述铀矿石出射电子束；
计数率获取模块，用于获取所述铀矿石受所述电子束激发所产生的散射光子的第一计数率和裂变中子的第二计数率；以及
品位确定模块，用于根据所述第一计数率和第二计数率确定所述铀矿石的品位信息，以完成所述铀矿石的检测。
10.一种铀矿石的检测系统，用于实现权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述铀矿石设置于传送屏蔽腔中，包括：
电子加速器，对应于传送屏蔽腔的入射孔设置，用于将出射电子束经过所述入射孔照射到所述铀矿石上，以产生散射光子和裂变中子；
光子探测器，对应于所述传送屏蔽腔的第一出射孔设置，用于探测所述传送屏蔽腔中逸出的散射光子；以及
中子探测器，对应于所述传送屏蔽腔的第二出射孔设置，用于探测所述传送屏蔽腔中逸出的裂变中子。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电子加速器的出射口设置薄窗，所述薄窗用于避免在所述电子束在接触所述铀矿石之前产生X射线。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述薄窗与所述传送屏蔽腔的入射孔之间具有预设间距，所述预设间距用于满足所述电子束的电子飞行距离。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述入射孔的直径为5cm以下，所述电子飞行距离为20cm～100cm。
14.一种电子设备，其中，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1至8中任一项所述的方法。
15.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其中，所述指令在被执行时用于实现权利要求1至8中任一项所述的方法。
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