CN115762828A - 核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统及其测量方法，该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统包括探测机构、屏蔽机构、定位机构以及控制机构，探测机构包括用于测量活化腐蚀产物沉积源项不同能量的全能峰计数率的探测器，该屏蔽机构与探测器连接，用于避免探测器受到外部射线干扰，该控制机构与探测机构、屏蔽机构和定位机构均通讯连接，用于接收来自探测机构采集的信息以及控制屏蔽机构和定位机构动作。该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统及其测量方法中的探测机构和屏蔽机构由定位机构带动移动，保证了现场检修的灵活性，且智能化程度高，可防止工作人员在检修的过程中受到辐射的影响。

Description

核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统及其测量方法

技术领域

本发明涉及核电能源技术领域，尤其涉及一种核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统及其测量方法。

背景技术

辐射源项调查贯穿于核电厂设计、建造、运行和退役等各个阶段。在不同阶段，辐射源项调查具有不同的目标和作用。在运行阶段，辐射源项监测是评估核电厂运行状态和现场辐射水平的重要手段，为职业照射评估、源项与剂量控制提供基础数据，也为核电厂设计、运行经验反馈提供基础的源项数据；同时，在运行阶段的后期，开展较具针对性的辐射源项调查则为制定退役策略与初步方案、退役费用估计等提供重要依据。

国内外核电厂的监测数据和运行经验表明，压水堆核电厂集体剂量约80％来自于停堆大修期间，而造成这些照射的主要辐射源项是存在于管道和设备中的活化腐蚀产物，其贡献了约90％的剂量。由此，必须先分析研究活化腐蚀产物源项，了解其产生、迁移及沉积机理，以及电厂内活化腐蚀产物的源强分布，在此基础上，结合在役核电机组特性，方能制定切实可行的降低集体剂量的各项具体措施，实现降低集体剂量的目标。

近年来，为进一步降低集体剂量，国内外核电厂启动了一系列的活化腐蚀产物源项降低工作，由于活化腐蚀产物源强形成机理极其复杂，影响因素众多，目前世界范围内现有的计算分析程序均无法准确分析计算活化腐蚀产物源项，对于活化腐蚀产物源项一般采用同类型核电站实测数据分析得出。

核电厂管道活化腐蚀产物沉积源项的无损就地测量，通常使用高纯锗γ谱仪。高纯锗γ谱仪主要由HPGe探测器、准直器、数字化多道谱仪、电制冷、充电电池和测量分析软件等构成，可以是便携式高纯锗γ谱仪或者就地用支架固定的高纯锗γ谱仪。

核电厂测量放射性管道内活化腐蚀产物沉积源项时，使用高纯锗γ谱仪对准被测管道直接测量，获取不同能量γ射线的全能峰净计数率，然后通过γ谱分析确定核素的种类。如果针对被测管道未做效率刻度，则测量结果只能给出管道内壁沉积核素的类型及其计数率，无法给出核素的活度。如果针对被测管道已做效率刻度，根据已知的效率刻度因子，按以下公式可分析给出管道内壁沉积核素的类型及其表面活度：

式中：

A_s—管道内壁活化腐蚀产物沉积核素的表面活度，单位为Bq/cm²；

n_E—就地γ谱测量得到的能量为E的全能峰净计数率，单位为cps；

ε_E—能量为E的光子全能峰效率刻度因子，无量纲；

S—管道内表面积，单位为cm²；

ξ_E—能量为E的γ射线的分支比，无量纲。

现有技术主要存在以下问题：

1.便携式高纯锗γ谱仪便于携带，但其没有设置支架，无法直接固定在放射性管道旁进行测量，需要工作人员现场操作或者搭设支架进行测量，无法远程控制和操作，增加工作人员的工作量，在较高辐射环境下可能增加工作人员不必要的辐射照射；

2.带支架的高纯锗γ谱仪，重量较重，尺寸较大，不便于工作人员携带，现场可达性较差；

3.核电厂高纯锗γ谱仪大部分未针对被测管道做效率刻度，测量结果只能给出管道内壁沉积核素的类型及其计数率，无法给出核素的活度，不便于现场的使用，运行维护成本高；

4.高纯锗γ谱仪在高辐射环境条件下容易堵死，死时间较长，可靠性低，所以无法满足核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量的实际需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统及其测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其包括：探测机构、屏蔽机构、控制机构以及定位机构；

所述探测机构包括用于测量活化腐蚀产物沉积源项不同能量的全能峰计数率的探测器；

所述屏蔽机构与所述探测器连接，用于避免所述探测器受到外部射线干扰；

所述控制机构与所述探测机构、所述屏蔽机构以及所述定位机构均通讯连接；

所述探测机构、所述屏蔽机构均设于所述定位机构上且随所述定位机构进行移动。

在一些实施例中，所述探测机构还包括用于进行γ放射性核素分析的数字化多道谱仪，所述数字化多道谱仪通过连接线缆与所述探测器连接。

在一些实施例中，所述定位机构包括定位架组件、与所述定位架组件连接的升降组件；

所述定位架组件包括有底板；

所述升降组件包括与所述底板垂直设置的升降模组、与所述升降模组可移动连接的升降安装架以及与所述升降模组驱动连接的升降电机。

在一些实施例中，所述定位机构还包括与所述升降组件连接的旋转组件以及与所述旋转组件连接的平移组件；

所述旋转组件包括与所述升降安装架连接的旋转安装架、与旋转安装架连接的旋转模组以及与所述旋转模组驱动连接的旋转电机；

所述平移组件包括设于所述旋转安装架上的平移模组、设于所述平移模组上端的平移安装架以及与所述平移模组驱动连接的平移电机。

在一些实施例中，所述定位架组件还包括与所述底板连接的支撑架；

所述支撑架上设有托盘且所述支撑架上连接有导轮。

在一些实施例中，所述屏蔽机构包括开合组件；

所述开合组件包括设于所述平移安装架上的垫块、设于所述垫块上的滑轨、与所述滑轨可移动连接的一对开合支架、与一对所述开合支架连接的开合模组以及与所述开合模组驱动连接的开合电机。

在一些实施例中，所述屏蔽机构还包括有准直器以及屏蔽体；

所述探测器设于所述屏蔽体上，所述屏蔽体用于屏蔽周围环境的射线，且所述准直器与所述屏蔽体分开相对设置；

所述准直器包括两个分别与一对所述开合支架连接的屏蔽开合块，所述两个屏蔽开合块可相对移动且其之间形成狭缝，所述控制机构控制两个所述屏蔽开合块运动，以控制所述狭缝的大小，从而控制管路上的射线进入探测器的能力。

在一些实施例中，还包括测距仪，所述测距仪设于所述平移安装架上端且与所述探测器平行设置，用于测量所述探测器与测量管道的实际间距。

在一些实施例中，还包括γ剂量率仪，所述γ剂量率仪设于所述旋转模组上，其用于测量所在位置的γ剂量率。

在一些实施例中，所述探测器为CZT探测器，所述γ剂量率仪为GM探测器。

在一些实施例中，还包括图形获取装置，所述图形获取装置通过安装云台设于所述平移安装架上，其用于获取现场测量环境的信息。

在一些实施例中，所述控制机构包括与所述支撑架连接的控制箱、所述支撑架连接的工控机以及移动计算机；

所述控制箱中设有控制电路、电源以及电气元件；

所述工控机中设有参数调节器以及参数显示器；

所述工控机和移动计算机中均安装有控制分析软件。

在本实施例中，还构建了一种核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量方法，其包括步骤：

步骤S1：使用控制分析软件根据测量对象具体参数建模计算效率刻度曲线；

步骤S2：将定位机构固定在所述测量对象管道附近的测量点，通过控制分析软件控制调整探测器高度与被测对象中心一致；

步骤S3：通过测距仪测量确定探测器与所述测量对象管道之间的距离，并将距离数据传输至所述控制分析软件；

步骤S4：通过核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统对被测对象进行测量，并将沉积源项测量数据传输至所述控制分析软件；

步骤S5：通过所述控制分析软件计算出被测对象内表面活化腐蚀产物沉积核素的表面活度。

在一些实施例中，所述控制分析软件用于核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的测量控制和分析，其包括测量控制模块、能谱分析模块、伽玛剂量率计算模块、源项反演模块以及无源效率刻度软件。

在一些实施例中，所述测量控制模块与PLC软件接口，其用于设置探测机构、图形获取装置、测距仪的参数以及接收所述探测机构、所述图形获取装置、所述测距仪采集的信息。

在一些实施例中，在所述步骤S4中，所述沉积源项测量数据包括通过所述探测器测量给出不同能量的全能峰计数率以及通过γ剂量率仪给出所在位置的γ剂量率，且所述测量数据传输至所述测量控制模块。

在一些实施例中，所述步骤S5还包括：

步骤S51：通过所述能谱分析模块识别出放射性核素的种类，根据所述无源效率刻度软件确定的效率刻度因子、核素分支比和测量对象表面积计算得到核素的表面活度；

步骤S52：所述伽玛剂量率计算模块根据测量源项的核素种类、核素活度、源项分布、管道规格等采用蒙特卡罗方法计算出剂量率测量点的剂量率；

步骤S53：所述源项反演模块根据所述γ剂量率仪测量结果、腐蚀产物放射性核素种类、管道规格等信息，反演计算出源项中放射性核素活度。

实施本发明具有以下有益效果：核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统及其测量方法，该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统包括探测机构、屏蔽机构、控制机构以及定位机构，探测机构包括用于测量活化腐蚀产物沉积源项不同能量的全能峰计数率的探测器，该屏蔽机构与探测器连接，用于避免探测器受到外部射线干扰，该控制机构与探测机构、屏蔽机构和定位机构均通讯连接，用于接收来自探测机构采集的信息以及控制屏蔽机构和定位机构动作。该探测机构、屏蔽机构均设于定位机构上且随定位机构进行移动。该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统及其测量方法中的探测机构和屏蔽机构可由定位机构带动移动，保证了现场检修的灵活性，且智能化程度高，可防止工作人员在检修的过程中受到辐射的影响，且可实时测量放射性管道和设备内壁沉积的活化腐蚀产物的核素种类及其表面活度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，应当理解地，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他相关的附图。附图中：

图1是本发明一些实施例中的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的结构立体图；

图2是本发明一些实施例中的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的结构侧视图；

图3是本发明一些实施例中的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的结构正视图；

图4是本发明一些实施例中的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量方法的流程图；

图5是本发明一些实施例中的控制分析软件架构的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，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”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图3，是本发明一些实施例中的一种核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其包括探测机构1、屏蔽机构2、控制机构3以及定位机构4，该探测机构1包括探测器11，该屏蔽机构2与探测器11连接，用于避免探测器11受到外部射线干扰，该控制机构3与探测机构1、屏蔽机构2以及定位机构4均通讯连接，用于接收来自探测机构1采集的信息以及控制屏蔽机构2和定位机构4动作，该探测机构1、屏蔽机构2均设于定位机构4上且随定位机构4进行移动，该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统还包括有γ剂量率仪7。

其中，该探测器11用于测量活化腐蚀产物沉积源项不同能量的全能峰计数率，该γ剂量率仪7用于测量其所在位置的γ剂量率，该γ剂量率仪7优选为GM探测器，在其他一些实施例中，该γ剂量率仪7还可以为其他可用于测量γ剂量率的探测器，这里不做具体限定。该探测器11优选为采用CdZnTe晶体制成的CZT探测器，其漏电的电流小，探测效率高，对湿度不敏感，体积小，在室温下对X射线、γ射线能量分辨率好，能量探测范围在10keV～6MeV，无极化现象，适合探测能量10～500keV的光子，同时又可在室温下很好地工作，且CZT探测器的能量分辨率间于高纯锗探测器和NaI探测器之间，能识别出主要的沉积核素，探测器体积小，便携性能好，适合于狭小空间、复杂场所的源项测量。该探测器11可通过485接口或者无线方式向控制机构3上传能谱等数据。探测机构1可配置不同尺寸的探测器11，适用于小于200mSv/h剂量率环境，根据测量位置具体剂量率水平，选用合适的探测器11。在其他一些实施例中，该探测器11可只使用一种规格，适用于特定剂量率环境的测量。

进一步地，该CZT探测器的工作原理为：该CZT探测器表面是很薄的金属电极，这些电极在偏压作用下，在探测器晶体内部产生电场。当有电离能力的射线和CdZnTe晶体作用时，晶体内部产生电子和空穴对，并且电子空穴对数量和入射光子的能量成正比。带负电的电子和带正电的空穴朝不同的电极运动，最终被收集起来。形成的电荷脉冲经过前放变成电压脉冲，其高度和入射光子的能量成正比。从前放出来的信号通过成形放大器转换为高斯脉冲，被再次放大。这些信号可以通过标准的计数器来识别或者用多道分析器形成入射光子的能谱。

在一些实施例中，该探测机构1还包括数字化多道谱仪，数字化多道谱仪通过连接线缆与探测器11连接。该数字化多道谱仪用于进行γ放射性核素分析，其动态范围大、数据读出速度快、精度高。

具体地，该定位机构4包括定位架组件41、与定位架组件41连接的升降组件42，该定位架组件41包括有底板415，该升降组件42包括与底板415垂直设置的升降模组421、与升降模组421可移动连接的升降安装架422以及与升降模组421驱动连接的升降电机423。且该定位机构4还包括与升降组件42连接的旋转组件44以及与旋转组件44连接的平移组件43，该旋转组件44包括与升降安装架422连接的旋转安装架441、与旋转安装架441连接的旋转模组442以及与旋转模组442驱动连接的旋转电机443，该平移组件43包括设于旋转安装架441上的平移模组431、设于平移模组431上端的平移安装架432以及与平移模组431驱动连接的平移电机433。该γ剂量率仪7设于旋转模组上。可以理解地，该探测机构1和屏蔽机构2均安装在平移组件43上，可实现探测机构1和屏蔽结构的升降和平移，大大提升了该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的灵活性，提高了工作效率，且操作过程中不需要工作人员进入测量范围工作，可防止工作人员在检修的过程中受到辐射的影响。

其中，该旋转组件44可使得探测器11以及屏蔽机构2随着旋转模组442进行旋转，从而可以对不同角度方位上的测量对象管道进行测量，提高了该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统运行时的灵活性。进一步地，还可在旋转组件上加设有升降平台，以使得探测器11能进行对位置高度相对较高的管道和设备的测量。

优选地，该定位架组件41还包括与底板415连接的支撑架411，该支撑架411上设有托盘413且支撑架411上连接有导轮414，该支撑架411还可设有推手。可以理解地，该导轮414使得该定位机构4具有移动性，保证了核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统能够适应对现场测量环境不同位置目标管道和设备的有效测量，也使得该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统拥有较高的灵活性和机动性，现场完成相关检修工作，增大了应用范围和场景，进一步提高了该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的利用率。

其中，该定位机构4能够实现平整地面上以及普通门槛条件下，普通成人推动该推手即可推动满装配的定位机构4移动，且该定位机构4具有稳定性，在选定测量位置后，定位机构4可稳定地水平停放在平整地面上，其高度可调节，装配完成后，探测器11距地面的高度，在一定范围内可调，调节精度≤1mm。可在10cm范围内调节左右位置。特别地，该托盘413可用于临时摆放工具。

在一些实施例中，屏蔽机构2包括开合组件22，该开合组件22包括设于平移安装架432上的垫块223、设于垫块223上的滑轨224、与滑轨224可移动连接的一对开合支架225、与一对开合支架225连接的开合模组221以及与开合模组驱动连接的开合电机222。屏蔽机构2还包括有准直器21以及屏蔽体23，该探测器11设于屏蔽体23上，屏蔽体23用于屏蔽周围环境的射线，且准直器21与屏蔽体23分开相对设置，该准直器21包括两个分别与一对开合支架225连接的屏蔽开合块211，两个屏蔽开合块211可相对移动且其之间形成狭缝212，控制机构3控制两个屏蔽开合块211运动，以控制狭缝212的大小，从而控制管路上特定管长内的射线进入探测器11的能力。

可以理解地，该探测器11可安装在屏蔽体23的中心孔中，该屏蔽机构2安装于该探测器11和被探测管路之间，能实现来自4π方向(除被探测管路的目标射线方向外)的射线干扰屏蔽，该屏蔽体23的形状为圆环，该两个屏蔽开合块211为两个犬齿结构的长方体开合块，其设于屏蔽体23朝向被探测管路的一侧上，该两个屏蔽开合块211可相互咬合，可通过控制机构3可控制开合电机222调整两个屏蔽开合块211的开合大小，从而控制管路上特定管长内的射线进入探测器11的能力。在其他一些实施例中，该两个屏蔽开合块211也可固定设置，不调节狭缝212的大小。其中，需要进行测量时，使得探测器11中心位置对准管路中心。

进一步地，该准直器21为可拆卸式结构，该准直器21和屏蔽体23均具备与探测器11和探测器主机进行装配连接的接口，能够稳固装配，在定位机构4移动时能保持位置的稳定。

在其他一些实施例中，该屏蔽机构2还可包括屏蔽板，该屏蔽板可替换该开合组件22，该屏蔽板设于准直器21前端以用于对射线其部分屏蔽，该屏蔽板可为使用铅材质制成的屏蔽结构，其可适用于更大剂量率范围的测量。

在一些实施例中，该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统还包括有图形获取装置5，图形获取装置5通过安装云台51设于开合组件22上，该图形获取装置5可优选为摄像头，其可采用高分辨率网络摄像头，方便远程查看装置测量场景，同时可以对现场状态进行拍照取证。进一步地，该安装云台51可包括第一云台和第二云台，该第一云台用于带动图形获取装置5进行360度旋转，使得图形获取装置5在工作过程中根据实际需求进行转动，便于在最佳角度进行工作，使图形获取装置5成像更加实时和全面，该第二云台用于带动图形获取装置5进行上仰和下俯，这样可以让操作者尽量观测到上方工具的状态和周围状态。该第一云台和第二云台相互配合，使得图形获取装置5对整体环境进行观察，帮助操作者对该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统判定周围环境，提高了工作效率和判断准确性。

其中，该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统还包括有测距仪6，该测距仪6设于平移安装架432上且与探测器11平行设置，其用于测量探测器11与测量管道的实际间距，该测距仪6可采用工业级测距传感器。

在一些实施例中，该控制机构3包括与支撑架411连接的控制箱31、工控机32以及移动计算机，该控制箱31中设有控制电路、电源以及电气元件，该工控机32中设有参数调节器以及参数显示器，该工控机32和移动计算机中均安装有控制分析软件。具体地，该控制箱31可为电气控制箱，其内部封装集成控制电路，可用于控制探测机构1、定位机构4以及屏蔽机构2的移动，且为该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统中的各类用电装置提供电源，该电源安装在控制箱31内部，保证用电装置在无外接电源条件下也能连续工作。

其中，该工控机32装载在定位机构4上，用于实现测量人员在现场对于核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的就地控制、核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的运行状态显示、以及视频监测、剂量率监测、测距等功能，作为远程控制的简化版，与远程数据处理移动计算机同步，可实现部分参数调节功能，如开始测量、停止测量、准直狭缝212控制、升降、平移运动等；可在现场实现探测器11距地面高度的精准调节与显示，数据可传输至远端移动计算机的存储及显示。进一步地，该移动计算机上安装控制分析软件，用于工作人员在远程对于核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统进行控制和参数设置，完成测量数据分析计算，并储存和显示相关数据，该工控机32安装的控制分析软件与移动计算机上安装的控制分析软件相同。

在其他一些实施例中，该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统可根据实际测量需求不配置图形获取装置5、测距仪6、γ剂量率仪7，也可不配置工控机32，直接使用移动计算机控制，可根据实际情况进行调整，这里不做具体限定。

如图4所示，在本实施例中，还构建了一种核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量方法，包括步骤：

步骤S1：使用控制分析软件根据测量对象具体参数建模计算效率刻度曲线；

步骤S2：将定位机构4固定在测量对象管道附近的测量点，通过控制分析软件控制调整探测器11高度与被测对象中心一致；

步骤S3：通过测距仪6测量确定探测器11与测量对象管道之间的距离，并将距离数据传输至控制分析软件；

步骤S4：通过核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统对被测对象进行测量，并将沉积源项测量数据传输至控制分析软件；

步骤S5：通过控制分析软件计算出被测对象内表面活化腐蚀产物沉积核素的表面活度。

具体地，在步骤S1中，根据测量对象管道规格和布置，确定测量点，使用控制分析软件建模计算效率刻度曲线。

其中，如图5所示，控制分析软件用于核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的测量控制和分析，该控制分析软件包括测量控制模块81、能谱分析模块82、伽玛剂量率计算模块83、源项反演模块84和无源效率刻度软件85。可以理解地，该无源效率刻度软件85为一独立软件，其他模块集成为一个整体，该控制分析软件具有测量控制、伽玛能谱分析、伽玛剂量率计算、源项信息反演、无源效率刻度等功能，用于实现核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的测量控制、分析等功能。

在其他一些实施例中，根据测量需求，控制分析软件可不配置伽玛剂量率计算模块83和源项反演模块84。

进一步地，该测量控制模块81与PLC软件接口，其用于设置探测机构1、图形获取装置5、测距仪6的参数以及接收探测机构1、图形获取装置5、测距仪6采集的信息。具体地，该测量控制模块81有以下三个作用：

1.用于设置探测器11、数字化多道谱仪、γ剂量率仪7、测距仪6、图形获取装置5等的参数；

2.用于控制探测机构1升降、平移，控制屏蔽机构2运动，控制现场摄像、测距、伽玛剂量率测量，控制谱仪测量；

3.控制数据通信，采集和传输终端相关测量数据源项数据、剂量率、测量对象等。

其中，该无源效率刻度软件85采用CAD软件建模，可实现对任意形状管道、设备等体源的三维可视化快速建模，并快速计算出效率刻度曲线。该能谱分析模块82用于能谱解析和核素活度计算，识别放射性核素，并根据无源效率刻度软件85确定的效率刻度因子和核素分支比计算得到核素的活度，可根据测量对象表面积计算出表面活度。同时具有谱仪参数设置、能量刻度、寻峰、峰拟合、最小可探测限计算、不确定度分析等功能。该伽玛剂量率计算模块83根据测量源项可能的核素种类、核素活度、源项分布、管道规格等采用蒙特卡罗方法计算出剂量率测量点的剂量率。该源项反演模块84根据γ剂量率测量结果、腐蚀产物放射性核素种类、管道规格等信息，反演计算出源项中放射性核素活度。

进一步地，在步骤S2中，将定位机构4固定在测量对象管道附近的测量点，通过测距仪6保证探测器11与测量对象管道之间的距离和控制分析软件建立的预设模型一致，且通过控制分析软件控制调整探测器11高度与被测对象中心一致，即该探测器11的中心位置与测量对象管道中心齐平。其中，该预设模型通过无源效率刻度软件85建立，该控制调整探测器11高度通过测量控制模块81实现。

在步骤S4中，沉积源项测量数据包括通过探测器11测量给出不同能量的全能峰计数率以及通过γ剂量率仪7给出所在位置的γ剂量率，且沉积源项测量数据传输至测量控制模块81。

其中，步骤S5包括：

步骤S51：通过能谱分析模块82识别出放射性核素的种类，根据无源效率刻度软件85确定的效率刻度因子、核素分支比和测量对象表面积计算得到核素的表面活度；

步骤S52：伽玛剂量率计算模块83根据测量源项可能的核素种类、核素活度、源项分布、管道规格等采用蒙特卡罗方法计算出剂量率测量点的剂量率；

步骤S53：源项反演模块84根据γ剂量率仪7测量结果、腐蚀产物放射性核素种类、管道规格等信息，反演计算出源项中放射性核素活度。

可以理解地，该核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统及其测量方法具有以下有益效果：

1.建立了活化腐蚀产物沉积源项测量系统，实时测量放射性管道和设备内壁沉积的活化腐蚀产物的核素种类及其表面活度；

2.定位机构4便于工作人员使用，保证活化腐蚀产物沉积源项测量系统能够适应对现场测量环境不同位置目标管道和设备的有效测量，能够实现平整地面上以及普通门槛条件下，普通成人即可推动满装配的定位机构4移动。在选定测量位置后，定位机构4可稳定地水平停放在平整地面上；

3.在移动计算机通过控制分析软件远程控制整套活化腐蚀产物沉积源项测量系统的测量以及测量数据的收集、分析和储存，避免工作人员就地操作受到不必要的辐射照射；

4.配置不同尺寸的探测器11，可根据测量位置具体剂量率水平，选用适用的探测器，满足核电厂各种辐射环境条件下活化腐蚀产物沉积源项测量的实际需求；

5.探测器11配置配套的准直器21，可降低周围环境射线干扰、并约束有效探测区域，可根据测量对象调整准直器狭缝212大小；

6.采用高分辨率的图形获取装置5，方便远程查看装置测量场景，同时可以对现场状态进行拍照取证；

7.采用工业级测距传感器测量探测器11与被测管道的实际间距，实现测量位置的精确控制，保证测量结果的准确度。

可以理解地，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (17)

1.一种核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，包括：探测机构(1)、屏蔽机构(2)、控制机构(3)以及定位机构(4)；

所述探测机构(1)包括用于测量活化腐蚀产物沉积源项不同能量的全能峰计数率的探测器(11)；

所述屏蔽机构(2)与所述探测器(11)连接，用于避免所述探测器(11)受到外部射线干扰；

所述控制机构(3)与所述探测机构(1)、所述屏蔽机构(2)以及定位机构(4)均通讯连接；

所述探测机构(1)、所述屏蔽机构(2)均设于所述定位机构(4)上且随所述定位机构(4)进行移动。

2.根据权利要求1所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，所述探测机构(1)还包括用于进行γ放射性核素分析的数字化多道谱仪，所述数字化多道谱仪通过连接线缆与所述探测器(11)连接。

3.根据权利要求1所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，所述定位机构(4)包括定位架组件(41)、与所述定位架组件(41)连接的升降组件(42)；

所述定位架组件(41)包括有底板(415)；

所述升降组件(42)包括与所述底板(415)垂直设置的升降模组(421)、与所述升降模组(421)可移动连接的升降安装架(422)以及与所述升降模组(421)驱动连接的升降电机(423)。

4.根据权利要求3所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，所述定位机构(4)还包括与所述升降组件(42)连接的旋转组件(44)以及与所述旋转组件(44)连接的平移组件(43)；

所述旋转组件(44)包括与所述升降安装架(422)连接的旋转安装架(441)、与旋转安装架(441)连接的旋转模组(442)以及与所述旋转模组(442)驱动连接的旋转电机(443)；

所述平移组件(43)包括设于所述旋转安装架(441)上的平移模组(431)、设于所述平移模组(431)上端的平移安装架(432)以及与所述平移模组(431)驱动连接的平移电机(433)。

5.根据权利要求3所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，所述定位架组件(41)还包括与所述底板(415)连接的支撑架(411)；

所述支撑架(411)上设有托盘(413)且所述支撑架(411)上连接有导轮(414)。

6.根据权利要求4所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，所述屏蔽机构(2)包括开合组件(22)；

所述开合组件(22)包括设于所述平移安装架(432)上的垫块(223)、设于所述垫块(223)上的滑轨(224)、与所述滑轨(224)可移动连接的一对开合支架(225)、与一对所述开合支架(225)连接的开合模组(221)以及与所述开合模组驱动连接的开合电机(222)。

7.根据权利要求6所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，所述屏蔽机构(2)还包括有准直器(21)以及屏蔽体(23)；

所述探测器(11)设于所述屏蔽体(23)上，所述屏蔽体(23)用于屏蔽周围环境的射线，且所述准直器(21)与所述屏蔽体(23)分开相对设置；

所述准直器(21)包括两个分别与一对所述开合支架(225)连接的屏蔽开合块(211)，所述两个屏蔽开合块(211)可相对移动且其之间形成狭缝(212)，所述控制机构(3)控制两个所述屏蔽开合块(211)运动，以控制所述狭缝(212)的大小，从而控制管路上的射线进入探测器(11)的能力。

8.根据权利要求6所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，还包括测距仪(6)，所述测距仪(6)设于所述平移安装架(432)上且与所述探测器(11)平行设置，用于测量所述探测器(11)与测量管道的实际间距。

9.根据权利要求4所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，还包括γ剂量率仪(7)，所述γ剂量率仪(7)设于所述旋转模组(442)上，其用于测量所在位置的γ剂量率。

10.根据权利要求9所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，所述探测器(11)为CZT探测器，所述γ剂量率仪(7)为GM探测器。

11.根据权利要求4所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，还包括图形获取装置(5)，所述图形获取装置(5)通过安装云台(51)设于所述平移安装架(432)上，其用于获取现场测量环境的信息。

12.根据权利要求5所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统，其特征在于，所述控制机构(3)包括与所述支撑架(411)连接的控制箱(31)、与所述支撑架(411)连接的工控机(32)以及移动计算机；

所述控制箱(31)中设有控制电路、电源以及电气元件；

所述工控机(32)中设有参数调节器以及参数显示器；

所述工控机(32)和移动计算机中均安装有控制分析软件。

13.一种核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量方法，其特征在于，包括步骤：

步骤S1：使用控制分析软件根据测量对象具体参数建模计算效率刻度曲线；

步骤S2：将定位机构(4)固定在所述测量对象管道附近的测量点，通过所述控制分析软件控制调整探测器(11)高度与被测对象中心一致；

步骤S3：通过测距仪(6)测量确定探测器(11)与所述测量对象管道之间的距离，并将距离数据传输至所述控制分析软件；

步骤S4：通过核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统对所述被测对象进行测量，并将沉积源项测量数据传输至所述控制分析软件；

步骤S5：通过所述控制分析软件计算出被测对象内表面活化腐蚀产物沉积核素的表面活度。

14.根据权利要求13所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量方法，其特征在于，所述控制分析软件用于核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量系统的测量控制和分析，其包括测量控制模块(81)、能谱分析模块(82)、伽玛剂量率计算模块(83)、源项反演模块(84)以及无源效率刻度软件(85)。

15.根据权利要求14所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量方法，其特征在于，所述测量控制模块(81)与PLC软件接口，其用于设置探测机构(1)、图形获取装置(5)、测距仪(6)的参数以及接收所述探测机构(1)、所述图形获取装置(5)、所述测距仪(6)采集的信息。

16.根据权利要求15所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述沉积源项测量数据包括通过所述探测器(11)测量给出不同能量的全能峰计数率以及通过γ剂量率仪(7)给出所在位置的γ剂量率，且所述沉积源项测量数据传输至所述测量控制模块。

17.根据权利要求16所述的核电厂活化腐蚀产物沉积源项测量方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

步骤S51：通过所述能谱分析模块识别出放射性核素的种类，根据所述无源效率刻度软件(85)确定的效率刻度因子、核素分支比和测量对象表面积计算得到核素的表面活度；

步骤S52：所述伽玛剂量率计算模块根据测量源项的核素种类、核素活度、源项分布、管道规格等采用蒙特卡罗方法计算出剂量率测量点的剂量率；

步骤S53：所述源项反演模块根据所述γ剂量率仪(7)测量结果、腐蚀产物放射性核素种类、管道规格等信息，反演计算出源项中放射性核素活度。

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