CN117288781A - 一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，涉及核工业无损检测技术领域。包括：检测组件，检测组件包括紧凑型D‑D中子源、中子慢化体和γ屏蔽体，中子慢化体包裹在紧凑型D‑D中子源的外围，γ屏蔽体包裹在中子慢化体的外围，γ屏蔽体面向待检测件的位置处设置检测口；传送组件，传送组件包括传送皮带、上料架、下料架和转动件，传送皮带设置在中子慢化体的一侧，待检测件放置在传送皮带上，传送皮带一端设置上料架和下料架，转动件设置在传送皮带远离上料架和下料架的一端，转动件用于转动待检测件。
Description
技术领域
本发明涉及核工业无损检测领域，更具体的说是涉及一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置。
背景技术
目前，现有卸载后的核燃料组件带有余热，通常采用六面冷变形无缝硼钢管作为贮存框架，整体置于冷却水池中冷却。六面冷变形无缝钢管以其优异的结构力学性能、良好的热中子屏蔽性能，能够有效地屏蔽核燃料组件放出的热中子对周围环境的影响。针对六面冷变形无缝钢管中硼含量及其均匀性的检测，现有方法包括：中子反射法和中子透射法。
中子反射法，是将中子探测器与外部中子源放置在待检测样品的同一侧，且在样品下端放置聚乙烯板，用于慢化并反射中子，记录经聚乙烯板反射回来的中子计数，通过记录反射中子经样品后的衰减得到样品中的硼含量。中子反射法多采用同位素中子源作为外部中子源，可以实现小型化、手持式，但是中子反射法只能针对板状含硼材料进行检测。
中子透射法，是将中子探测器与外部中子源放置在待检测样品的不同侧，根据热中子穿过含硼中子吸收材料后注量的衰减来测量其硼含量。中子透射法同样多采用同位素中子源作为外部中子源，由于辐射安全性的限制，采用同位素中子的中子透射法设备检测速度较慢。
因此，如何提供一种能够满足在线无损检测要求、安全可靠和高效的六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，旨在解决上述背景技术中的问题之一，实现对六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性进行无损、高效和安全可靠的检测。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，包括：
检测组件，所述检测组件包括紧凑型D-D中子源、中子慢化体和γ屏蔽体，所述中子慢化体包裹在所述紧凑型D-D中子源的外围，所述γ屏蔽体包裹在所述中子慢化体的外围，所述γ屏蔽体面向待检测件的位置处设置检测口；
传送组件，所述传送组件包括传送皮带、上料架、下料架和转动件，所述传送皮带设置在所述中子慢化体的一侧，待检测件放置在所述传送皮带上，所述传送皮带一端设置所述上料架和所述下料架，所述转动件设置在所述传送皮带远离所述上料架和所述下料架的一端，所述转动件用于转动所述待检测件；
中子探测器，所述中子探测器设置在所述待检测件的内部。
进一步的，所述γ屏蔽体的外表面30cm处环境辐射剂量当量率小于2.5uSv/h。
进一步的，所述中子慢化体的厚度为8-10cm。
进一步的，所述待检测件距离所述紧凑型D-D中子源的外壁9-11cm。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，针对采用中子透射法的六面冷变形无缝钢管中硼含量及均匀性分布的检测技术展开研究，利用紧凑型D-D中子源提供外部中子，中子经中子慢化体慢化后形成热中子－超热中子场，由于B-10对热中子－超热中子具有较大的吸收截面，在透射过不同硼含量的六面冷变形无缝钢管后，透射中子注量将产生差异性，进而得到六面冷变形无缝钢管的硼含量及其均匀性。能够对六面冷变形无缝钢管中硼含量及均匀性进行安全可靠的检测，满足在线检测的要求，具有实时、快速、精准、无损特点，保障我国核能领域的安全高效发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置的结构示意图；
图2是本发明提供的六面冷变形无缝钢管含量及均匀性检测装置的传送组件的前视结构示意图；
图3是本发明提供的中子透射率与六面冷变形无缝钢管中硼含量的响应关系曲线。
其中：1为检测组件；2为紧凑型D-D中子源；3为中子慢化体；4为γ屏蔽体；5为传送组件；6为传送皮带；7为上料架；8为下料架；9为转动件；10为待检测件；11为中子探测器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-3，本发明实施例公开了一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，包括：
检测组件1，检测组件1包括紧凑型D-D中子源2、中子慢化体3和γ屏蔽体4，中子慢化体3包裹在紧凑型D-D中子源2的外围，γ屏蔽4体包裹在中子慢化体3的外围，能够实现在降低中子能量的同时，保证装置外围的辐射安全性能，紧凑型D-D中子源2的辐射安全性能优秀，紧凑型D-D中子源2可移动设置；中子慢化体3能有效地将2.45MeV的D-D快中子慢化为热中子－超热中子；设置γ屏蔽体4，能够有效抵挡紧凑型D-D中子源2产生的X射线和γ射线，γ屏蔽体4面向待检测件10的位置处设置检测口，提高检测效果；
传送组件5，传送组件5包括传送皮带6、上料架7、下料架8和转动件9，传送皮带6设置在中子慢化体3的一侧，待检测件10放置在传送皮带6上，传送皮带6一端设置上料架7和下料架8，转动件9设置在传送皮带6远离上料架7和下料架8的一端，转动件9用于转动待检测件10；传送皮带6用于待检测件10的传送，传送皮带6末端设置适配的转动件9，用于转动待检测件10，实现对六面冷变形无缝钢管各面硼含量的检测。
中子探测器11，中子探测器11设置在待检测件10的内部，中子探测器11用于记录透射中子强度信息。
在本实施例中，γ屏蔽体4的外表面30cm处环境辐射剂量当量率小于2.5uSv/h，符合国家安全标准。
在本实施例中，中子慢化体3的厚度为8-10cm，能够实现热中子－超热中子的占比大于50％。
在本实施例中，待检测件10距离紧凑型D-D中子源2的外壁9-11cm。
另外在本实施例中：面向待检测件10侧的中子慢化体3的厚度为8cm，其余方向的中子慢化体3厚度为15cm。
γ屏蔽体4的厚度为1cm。
传送皮带6与中子慢化体3保持一个待检测件10侧壁厚度的距离。
工作原理：中子慢化体3将紧凑型D-D中子源2产生的2.45MeVD-D快中子慢化为热中子或超热中子，在待检测件10平面形成高通量的热中子－超热中子场；待检测件10在传送皮带6上以一定速度传输，同时受到热中子－超热中子场的辐照，由于B-10对热中子－超热中子的吸收截面极大，中子探测器11所记录的透射中子强度会与待检测件10中的硼含量产生关联；在中子源强、测量时间、传送皮带6速度一定的条件下，透射中子强度会与待检测件10中的硼含量呈负相关；根据中子探测器11测量透射中子强度，以及图3中所建立的中子透射率与硼含量之间的响应关系，即可实现对六面冷变形无缝钢管中硼含量及其均匀性的检测。为检测待检测件10各个面上的硼含量，在传送皮带6末端设置转动件9，用于转动待检测件10，重复上面的过程即可实现对六面冷变形无缝钢管各个面上硼含量的检测。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，其特征在于，包括：
检测组件，所述检测组件包括紧凑型D-D中子源、中子慢化体和γ屏蔽体，所述中子慢化体包裹在所述紧凑型D-D中子源的外围，所述γ屏蔽体包裹在所述中子慢化体的外围，所述γ屏蔽体面向待检测件的位置处设置检测口；
传送组件，所述传送组件包括传送皮带、上料架、下料架和转动件，所述传送皮带设置在所述中子慢化体的一侧，所述待检测件放置在所述传送皮带上，所述传送皮带一端设置所述上料架和所述下料架，所述传送皮带远离所述上料架和所述下料架的一端设置转动件，所述转动件用于转动所述待检测件；
中子探测器，所述中子探测器设置在所述待检测件的内部。
2.根据权利要求1所述的一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，其特征在于，所述γ屏蔽体的外表面30cm处环境辐射剂量当量率小于2.5uSv/h。
3.根据权利要求1所述的一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，其特征在于，所述中子慢化体的厚度为8-10cm。
4.根据权利要求1所述的一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，其特征在于，所述待检测件距离所述紧凑型D-D中子源的外壁9-11cm。
5.根据权利要求1所述的一种六面冷变形无缝钢管硼含量及均匀性检测装置，其特征在于，所述传送皮带与所述中子慢化体至少保持一个所述待检测件侧壁厚度的距离。
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