CN114200510B - 燃料元件破损监测装置的效率刻度方法、装置、介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法，包括依托标准源，并建立HPGeγ谱仪探头模型；建立三维仿真模型，包括使用场景、监测装置、监测对象；确定变量参数；改变变量参数，并获得探测效率；建立变量参数与探测效率的对应关系；输入破损监测参数；将破损监测参数与变量参数与探测效率的对应关系对应；获得破损监测参数对应的探测效率；本发明建立准确的HPGeγ谱仪探头模型，通过无源效率刻度获得不同变量参数下的探测效率，并建立变量参数与探测效率之间的对应关系；进而可以通过输入破损监测参数，快速获得与之对应的探测效率，实现强辐射环境下燃料元件破损监测的在线测量。
Description
技术领域
本发明涉及辐射防护中一回路系统监测评价领域，具体涉及一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法、装置、介质。
背景技术
燃料元件的破损监测是核设施实时监测极其重要的一环，该监测通常有两个目的：一是实时反映燃料元件是否破损，二是通过监测数据实时显示核设施的相关运行情况。
燃料元件的破损监测方法一般分为两类：一是采用人工的方式取一回路水样进行实验室能谱分析测量，这种方法的不足之处在于：取样分析存在着一定的时间间隔，周期较长，不能及时发现堆内燃料元件破损情况的发生；
二是引出反应堆一回路水，对一回路水质进行典型裂变核素的γ能谱实时监测，此方法能够准确评估反应堆的运行行为、实时反映燃料元件是否破损、防止事故发生、保证工作人员辐射安全等，具有重要的现实意义。而要准确进行破损监测，保证监测数据的准确性，监测装置的探测效率刻度就显得十分重要。
现在的HPGeγ谱仪效率刻度方法一般分为两类：一是利用标准源进行有源效率刻度，此方法的使用局限性较大，只能针对固定类实验室样品进行；二是利用相关计算软件进行无源效率刻度计算，但是此方法的整体框架可编辑性较差，几乎不能编辑与使用环境相关的空间信息，对于强辐射环境下使用的监测装置并不适用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现阶段的有源效率刻度方法和无源效率刻度方法均存在缺陷，目的在于提供一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法、装置、介质，解决了有源效率刻度局限性大，无源效率刻度编辑性差的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法，包括：
建立变量参数与探测效率的对应关系，其具体包括以下步骤：
依托标准源，并建立HPGeγ谱仪探头模型；
建立三维仿真模型，包括使用场景、监测装置、监测对象；
确定变量参数；
改变变量参数，并获得探测效率；
建立变量参数与探测效率的对应关系；
通过破损监测参数，获得监测装置对不同能量射线的探测效率，其具体包括以下步骤：
输入破损监测参数；
将破损监测参数与变量参数与探测效率的对应关系对应；
获得破损监测参数对应的探测效率。
进一步，所述建立三维仿真模型之前还包括：
利用标准源活度值，对HPGeγ谱仪探头模型进行有源效率刻度；
根据有源效率刻度的反馈，判断HPGeγ谱仪探头模型的准确性是否覆盖低能端和高能端；
若否，则对HPGeγ谱仪探头模型的参数进行校准，HPGeγ谱仪探头模型的参数包括：探头外壳的壁厚、标准源外壳的壁厚、探头晶体与探头外壳之间的距离，并对校准后的HPGeγ谱仪探头模型再次进行有源效率刻度；
若是，则建立三维仿真模型。
具体地，所述变量参数/所述破损监测参数包括：
监测对象与监测装置的探头之间的直线距离；
监测装置的探头屏蔽准直装置的准直孔径。
具体地，所述改变变量参数，并获得探测效率的方法包括：
将准直孔径固定，改变直线距离的值，并获得不同直线距离下的探测效率；
将直线距离固定，改变准直孔径的值，并获得不同准直孔径下的探测效率。
具体地，所述建立变量参数与探测效率的对应关系的方法为对探测效率做关于直线距离和准直孔径的拟合，获得函数关系式：
ln(η)＝a1+a2·ln(X)+a3·R+a4·ln(X)·R+a5·R2+a6·[ln(X)]2
式中：η为探测效率；
X为监测对象与监测装置的探头之间的直线距离；
R为监测装置的探头屏蔽准直装置的准直孔径；
a1、a2、a3、a4、a5、a6均为常数，使用拟合软件对ln(η)进行关于ln(X)和R的二元二次多项式拟合获得的六个常数值。
具体地，所述监测装置包括：
探测器；
以及安装在所述探测器的探头处的准直装置，所述准直装置包括：
基底，其与所述探测器的探头固定连接，所述基底上设置有多个供γ射线穿过的通孔；
屏蔽铅筒，其设置在所述通孔内，且所述屏蔽铅筒的外侧面与所述通孔的内侧面密封连接，所述屏蔽铅筒的内孔为准直孔，所述屏蔽铅筒的内径为准直孔径。
一种燃料元件破损监测装置的效率刻度装置，包括：
建模模块，其用于依托标准源，并建立HPGeγ谱仪探头模型；
有源效率刻度模块，其用于利用标准源活度值对HPGeγ谱仪探头模型进行有源效率刻度；
校准模块，其用于根据有源效率刻度的反馈，对HPGeγ谱仪探头模型的参数进行校准；并将校准参数输入至建模模块，直至HPGeγ谱仪探头模型的准确性覆盖低能端和高能端；
仿真模块，其用于建立三维仿真模型，包括使用场景、监测装置、监测对象；
无源效率刻度模块，其用于确定变量参数；并通过改变变量参数，并获得探测效率；
拟合模块，其用于建立变量参数与探测效率的对应关系；
输入模块，其用于输入破损监测参数；并将破损监测参数与变量参数与探测效率的对应关系对应；
输出模块，其用于获得破损监测参数对应的探测效率。
具体地，所述无源效率刻度模块包括：
第一变量模块，其用于将准直孔径固定，改变直线距离的值，并获得不同直线距离下的探测效率；
第二变量模块，其用于将直线距离固定，改变准直孔径的值，并获得不同准直孔径下的探测效率。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度的步骤。
一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够实现上述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度的步骤。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明利用标准源，建立准确的HPGeγ谱仪探头模型，且此模型可以通过改变变量参数来实现可编辑性，使用灵活性大大增加；通过无源效率刻度获得不同变量参数下的探测效率，并建立变量参数与探测效率之间的对应关系；进而可以通过输入破损监测参数，快速获得与之对应的探测效率，实现强辐射环境下燃料元件破损监测的在线测量。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是根据本发明所述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
本实施方式中提到的监测装置为现阶段已有的用于核设施实时的破损监测的装置，本领域技术人员能够进行理解。
现有技术中，有源效率刻度的使用范围非常局限，只适用于实验室单一类样品的效率刻度及测量；无源效率刻度方法使用便捷，但是一般也是嵌入测量软件和系统，可编辑性差，使用灵活性欠佳。
单纯的有源或无源效率刻度方法无法满足此强辐射环境下燃料元件破损监测的使用需要，与传统单纯的有源或无源效率刻度方法相比，提供下述几个实施例，使其可以克服限于在技术中的缺陷。
实施例一
本实施例提供一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法，包括一下步骤：
第一步、建立变量参数与探测效率的对应关系，即先建立变量参数与探测效率之间的对应关系；
第二步、通过破损监测参数，获得监测装置对不同能量射线的探测效率，然后再需要进行获得效率刻度时，将破损监测参数与第一步中的变量参数对应，从而可以得到该破损监测参数对应的探测效率值，从而可快速获得破损监测装置对不同能量射线的探测效率，进而可对监测对象进行活度实时监测。
第一步具体包括以下步骤：
A1、依托标准源，并建立HPGeγ谱仪探头模型；此模型具备可编辑性，使用灵活性大大增加，探头结构由外部封装外壳和内部晶体等组成。
A2、建立三维仿真模型，包括使用场景、监测装置、监测对象；三维仿真与还原强辐射环境，且需要做到使用场景、监测装置、监测对象的1:1还原。
A3、进行无源效率刻度计算前，需要先确定变量参数，本实施例中的变量参数包括：监测对象与监测装置的探头之间的直线距离；
监测装置的探头屏蔽准直装置的准直孔径。
A4、改变变量参数，即改变直线距离和准直孔径，并获得探测效率；
本实施例中的探测效率的获得方式为：
使用蒙特卡罗模拟软件获得探头的探测效率，探测效率的获取公式为：
η＝M/A
其中：η为探测效率，M为探头模型接收到的抽样粒子数，A为模拟软件产生的抽样粒子总数；
A5、建立变量参数与探测效率的对应关系，获得如下的探测效率值阵列表。
| 距离X1 | 距离X2 | 距离X3 | 距离X… | |
| 孔径R1 | 探测效率 | 探测效率 | 探测效率 | 探测效率 |
| 孔径R2 | 探测效率 | 探测效率 | 探测效率 | 探测效率 |
| 孔径R3 | 探测效率 | 探测效率 | 探测效率 | 探测效率 |
| 孔径R… | 探测效率 | 探测效率 | 探测效率 | 探测效率 |
第二步具体包括以下步骤：
B1、在需要对监测对象进行活度实时监测时，需要获得监测装置的对不同能量射线的探测效率，此时可以根据检测装置的安装位置以及其结构，获得破损监测参数，该参数与变量参数对应，包括：监测对象与监测装置的探头之间的直线距离；监测装置的探头屏蔽准直装置的准直孔径。并输入破损监测参数；
B2、将破损监测参数与变量参数与探测效率的对应关系对应；根据直线距离和准直孔径获得对应的探测效率。
B3、输出获得破损监测参数对应的探测效率，进而可对监测对象进行活度实时监测。
实施例二
在实施例一中的第一步中，可能存在HPGeγ谱仪探头模型建立不准确的情况，因此需要对其进行校准，校准步骤包括：
A1、依托标准源，并建立HPGeγ谱仪探头模型；
C1、利用标准源活度值，对HPGeγ谱仪探头模型进行有源效率刻度；
C2、根据有源效率刻度的反馈，对HPGeγ谱仪探头模型的参数进行校准；HPGeγ谱仪探头模型的可校准参数一般包括：探头外壳的壁厚、标准源外壳的壁厚、探头晶体与探头外壳之间的距离。
C3、将校准后的HPGeγ谱仪探头模型再次进行步骤C1；
C4、若HPGeγ谱仪探头模型的准确性覆盖了低能端和高能端，则进行步骤A2；若HPGeγ谱仪探头模型的准确性未覆盖低能端和高能端，则进行步骤C2。
实施例三
本实施例对实施例一中的A4步骤进行说明，步骤A4的方法包括：
将准直孔径固定，改变直线距离的值，并获得不同直线距离下的探测效率；
将直线距离固定，改变准直孔径的值，并获得不同准直孔径下的探测效率。
从而得出尽量精确的“直线距离、准直孔径、探测效率”的阵列值。
同时，对步骤A5可以进行进一步的优化，建立整列值后，可能存在缺少部分参数而无法获得对应的探测效率的情况，因此在本实施例中对建立变量参数与探测效率的对应关系的方法为对探测效率做关于直线距离和准直孔径的拟合，获得函数关系式：
ln(η)＝a1+a2·ln(X)+a3·R+a4·ln(X)·R+a5·R2+a6·[ln(X)]2式中：η为探测效率；
X为监测对象与监测装置的探头之间的直线距离；
R为监测装置的探头屏蔽准直装置的准直孔径；
a1、a2、a3、a4、a5、a6均为常数，使用拟合软件对ln(η)进行关于ln(X)和R的二元二次多项式拟合获得的六个常数值。
将拟合出的二元二次函数关系嵌入计算系统内，在确定直线距离和准直孔径之后，将其输入计算系统内，即可快速计算破损监测装置对不同能量射线的探测效率，进而可对监测对象进行活度实时监测。
实施例四
本实施例对监测装置的大致结构进行说明，监测装置包括探测器以及安装在探测器的探头处的准直装置，准直装置包括基底和屏蔽铅筒。
基底与探测器的探头固定连接，基底上设置有多个供γ射线穿过的通孔，探测器的采用本领域中已用的HPGeγ谱仪，其探头的结构为常见结构。
屏蔽铅筒设置在通孔内，且屏蔽铅筒的外侧面与通孔的内侧面密封连接，屏蔽铅筒的内孔为准直孔，屏蔽铅筒的内径为准直孔径。
实施例五
本实施例提供一种燃料元件破损监测装置的效率刻度装置，用于执行实施例一、实施例二和实施例三中的方法，装置包括建模模块、有源效率刻度模块、校准模块、仿真模块、无源效率刻度模块、拟合模块、输入模块和输出模块。
建模模块用于依托标准源，并建立HPGeγ谱仪探头模型；
有源效率刻度模块用于利用标准源活度值对HPGeγ谱仪探头模型进行有源效率刻度；
校准模块用于根据有源效率刻度的反馈，对HPGeγ谱仪探头模型的参数进行校准；并将校准参数输入至建模模块，直至HPGeγ谱仪探头模型的准确性覆盖低能端和高能端；
仿真模块用于建立三维仿真模型，包括使用场景、监测装置、监测对象；
无源效率刻度模块用于确定变量参数；并通过改变变量参数，并获得探测效率；
拟合模块用于建立变量参数与探测效率的对应关系；
输入模块用于输入破损监测参数；并将破损监测参数与变量参数与探测效率的对应关系对应；
输出模块用于获得破损监测参数对应的探测效率。
建模模块的输出端与有源效率刻度模块的输入端电连接，有源效率刻度模块的输出端与校准模块的输入端电连接，校准模块的输出端与建模模块的输入端和仿真模块的输入端电连接，仿真模块的输出端与无源效率刻度模块的输入端电连接，无源效率刻度模块的输出端与拟合模块的输入端电连接，输出模块的输入端与拟合模块的输出端和输入模块的输入端电连接。
另外，在本实施例中，无源效率刻度模块包括第一变量模块和第二变量模块，第一变量模块和第二变量模块可以同步运行也可以交替运行。
第一变量模块用于将准直孔径固定，改变直线距离的值，并获得不同直线距离下的探测效率；
第二变量模块用于将直线距离固定，改变准直孔径的值，并获得不同准直孔径下的探测效率。
本实施例中的所有模块可以为单独的计算模块，通过电路进行信号的传递，也可以为一个计算模块的多个计算程序，通过计算机程序来实现各个模块的功能。
实施例六
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度的步骤。
不失一般性，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令数据结构,程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储其技术,CD-ROM、DVD或其他光学存储﹑磁带盒﹑磁带﹑磁盘存储或其他磁性存储设备。当然,本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器和大容量存储设备可以统称为存储器。
一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够实现上述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度的步骤。
存储器可用于存储软件程序以及模块,处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块,从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的执行程序等。
存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的一种天线接口单元测试方法的步骤。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。
Claims (8)
1.一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法，其特征在于，包括：
建立变量参数与探测效率的对应关系，其具体包括以下步骤：
依托标准源，并建立HPGeγ谱仪探头模型；
建立三维仿真模型，包括使用场景、监测装置、监测对象；
确定变量参数；
改变变量参数，并获得探测效率
建立变量参数与探测效率的对应关系；
通过破损监测参数，获得监测装置对不同能量射线的探测效率，其具体包括以下步骤：
输入破损监测参数；
将破损监测参数和变量参数与探测效率的对应关系对应；
获得破损监测参数对应的探测效率；
其中，所述变量参数/所述破损监测参数包括：
监测对象与监测装置的探头之间的直线距离；
监测装置的探头屏蔽准直装置的准直孔径；
所述建立变量参数与探测效率的对应关系的方法为对探测效率做关于直线距离和准直孔径的拟合，获得函数关系式：
ln(η)＝a1+a2ln(X)+a3R+a4ln(X)R+a5R2+a6[ln(X)]2
式中：η为探测效率；
X为监测对象与监测装置的探头之间的直线距离；
R为监测装置的探头屏蔽准直装置的准直孔径；
a1、a2、a3、a4、a5、a6均为常数，使用拟合软件对ln(η)进行关于ln(X)和R的二元二次多项式拟合获得的六个常数值。
2.根据权利要求1所述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法，其特征在于，所述建立三维仿真模型之前还包括：
利用标准源活度值，对HPGeγ谱仪探头模型进行有源效率刻度；
根据有源效率刻度的反馈，判断HPGeγ谱仪探头模型的准确性是否覆盖低能端和高能端；
若否，则对HPGeγ谱仪探头模型的参数进行校准，HPGeγ谱仪探头模型的参数包括：探头外壳的壁厚、标准源外壳的壁厚、探头晶体与探头外壳之间的距离，并对校准后的HPGeγ谱仪探头模型再次进行有源效率刻度；
若是，则建立三维仿真模型。
3.根据权利要求1所述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法，其特征在于，所述改变变量参数，并获得探测效率的方法包括：
将准直孔径固定，改变直线距离的值，并获得不同直线距离下的探测效率；
将直线距离固定，改变准直孔径的值，并获得不同准直孔径下的探测效率。
4.根据权利要求1所述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度方法，其特征在于，所述监测装置包括：
探测器；
以及安装在所述探测器的探头处的准直装置，所述准直装置包括：
基底，其与所述探测器的探头固定连接，所述基底上设置有多个供γ射线穿过的通孔；
屏蔽铅筒，其设置在所述通孔内，且所述屏蔽铅筒的外侧面与所述通孔的内侧面密封连接，所述屏蔽铅筒的内孔为准直孔，所述屏蔽铅筒的内径为准直孔径。
5.一种燃料元件破损监测装置的效率刻度装置，其特征在于，包括：
建模模块，其用于依托标准源，并建立HPGeγ谱仪探头模型；
有源效率刻度模块，其用于利用标准源活度值对HPGeγ谱仪探头模型进行有源效率刻度；
校准模块，其用于根据有源效率刻度的反馈，对HPGeγ谱仪探头模型的参数进行校准；并将校准参数输入至建模模块，直至HPGeγ谱仪探头模型的准确性负载低能端和高能端；
仿真模块，其用于建立三维仿真模型，包括使用场景、监测装置、监测对象；
无源效率刻度模块，其用于确定变量参数；并通过改变变量参数，并获得探测效率；
拟合模块，其用于建立变量参数与探测效率的对应关系；
输入模块，其用于输入破损监测参数；并将破损监测参数与变量参数与探测效率的对应关系对应；
输出模块，其用于获得破损监测参数对应的探测效率；
其中，所述变量参数/所述破损监测参数包括：
监测对象与监测装置的探头之间的直线距离；
监测装置的探头屏蔽准直装置的准直孔径；
所述建立变量参数与探测效率的对应关系的方法为对探测效率做关于直线距离和准直孔径的拟合，获得函数关系式：
ln(η)＝a1+a2ln(X)+a3R+a4ln(X)R+a5R2+a6[ln(X)]2
式中：η为探测效率；
X为监测对象与监测装置的探头之间的直线距离；
R为监测装置的探头屏蔽准直装置的准直孔径；
a1、a2、a3、a4、a5、a6均为常数，使用拟合软件对ln(η)进行关于ln(X)和R的二元二次多项式拟合获得的六个常数值。
6.根据权利要求5所述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度装置，其特征在于，所述无源效率刻度模块包括：
第一变量模块，其用于将准直孔径固定，改变直线距离的值，并获得不同直线距离下的探测效率；
第二变量模块，其用于将直线距离固定，改变准直孔径的值，并获得不同准直孔径下的探测效率。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度的步骤。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够实现如权利要求1-4中任一项所述的一种燃料元件破损监测装置的效率刻度的步骤。
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