CN201242880Y - 燃料破损缓发中子探测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种探测燃料元件破损用的缓发中子探测装置。该装置包括探测站、探测器、放大器和成形器、处理器、显示与报警终端等几部分，各部分之间通过电缆连接。其中探测站为长方形，在长方形外壳的中间放置中子探测器及探测器导管，围绕探测器导管设有针对缓发中子的慢化层，内侧设有阻挡γ射线的板状铅屏蔽。为了消减本底中子的干扰，除了朝向反应堆堆芯的内侧外，在的长方形外壳的上、下、前、后及外侧都设有针对本底中子的板状慢化层及吸收层。本实用新型的铅屏蔽、慢化层及吸收层都采用板状，可叠放改变厚度，插拔方便，便于安装和拆换。同时避免了将钠引出所带来的安全风险。
Description
技术领域
本实用新型属于中子探测技术领域，具体涉及一种探测燃料元件破损用的缓发中子探测装置。
背景技术
无论压水堆还是快中子增值堆，燃料元件破损的探测都是一个备受关注的问题。通常，压水堆燃料元件破损探测使用的是啜吸检测法，即检测燃料组件的严密性，其原理是通过隔离被检测的燃料组件，提高燃料的内压(加热)或降低燃料的外压，加快裂变产物经破损燃料的包壳向外释放，以探测裂变产物是否存在。另外，中国专利2006 1 0087597.3公开了另一种破损燃料定位检测方法，即实时监测卸料池间的伽玛剂量变化趋势，判断是否符合特征曲线，符合特征曲线，则表明破损燃料已发生破损。中国专利85105572也公开了一种识别破损的反应堆元件的方法，该方法是把固体标记材料放到反应堆元件内部，特别是燃料元件内部，在中子的照射下，标记材料能产生稳定的、可探测、可识别和可测量的同位素气体。这些燃料元件破损检测方法操作比较复杂，所需的设备较多。
利用缓发中子探测燃料元件是否破损的方法已用在压水堆中，该方法是将一回路的水引出，通过探测水中裂变产物的总γ以检测元件是否破损。但该方法不能用于钠冷快堆，因为将一回路的钠引出的风险极大。
发明内容
(一)发明目的
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种比较简单实用的燃料元件破损的探测装置。
(二)技术方案
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案。
一种燃料破损缓发中子探测装置，包括探测站、探测器、放大器和成形器、处理器、显示与报警终端等几部分，各部分之间通过电缆连接。关键在于，探测站为长方形，在长方形外壳的中间放置中子探测器及探测器导管，围绕探测器导管设有针对缓发中子的慢化层，探测站内侧设有阻挡γ射线的板状铅屏蔽。为了消减本底中子的干扰，除了朝向反应堆堆芯的内侧外，在的长方形外壳的上、下、前、后及外侧都设有针对本底中子的板状慢化层及吸收层。
为了增加探测装置的可靠性，每个探测站内安装2个中子探测器。
另外，为了保证装置完好可靠，在中子探测器导管附件设有检验中子源导管，必要时将中子源从中子源导管吊入，检验探测装置是否工作正常。
(三)发明效果
本实用新型通过探测反应堆一回路冷却剂钠中释放的缓发中子的相对注量率，来判断燃料裸露破损的严重程度，以保证反应堆安全。装置内的铅屏蔽、慢化层及吸收层都采用板状，可叠放改变厚度，插拔方便，便于安装和拆换。同时避免了将钠引出所带来的安全风险因此。
附图说明
图1燃料破损缓发中子探测装置结构示意图；
图2图1中A—A处的剖示图。
图中，1a、内侧铅屏蔽层；1b、内侧铅屏蔽层；1c、内侧铅屏蔽层；1d、内侧铅屏蔽层；2、BF3正比计数管；3、中子探测器导管；4、放大器和成形器；5、处理器；6、显示与报警终端；7、中子源导管；8、探测器顶盖；9、上部铅屏蔽层；10、屏蔽慢化层；11、含硼屏蔽吸收层；12、镉屏蔽吸收层；13、外侧铅屏蔽层；14、缓发中子慢化层；15、下部铅屏蔽层；16、内部支撑板；17、外壳。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
如图1所示，一种用于钠冷快堆燃料元件破损探测的探测装置，通过探测反应堆一回路冷却剂钠中缓发中子的相对注量率，来判断燃料元件裸露破损的严重程度，以保证反应堆安全。缓发中子探测装置安装在与主热交换器相对的堆容器的外面，探测由主热交换器中释放出来的缓发中子，即一回路钠释放出的缓发中子。
该装置包括探测站、探测器、放大器和成形器4、处理器5、显示与报警终端6等几部分，各部分之间通过电缆连接。为保证在事故状态下，该探测站不会因温度过高引起聚乙烯坍塌而失效，该探测站外部为坚固的长方形碳钢外壳17，外壳17顶部设置顶盖8，外涂防锈漆，内侧面对主热交换器。外壳17的内侧设有阻挡来自堆芯的γ射线的板状铅屏蔽层，本实施例使用4块，分别是内侧铅屏蔽层1a、1b、1c、1d，其材料为Pb-2，总厚度为50～150mm。外壳中部安装中子探测器导管3，内置中子计数管2。中子计数管2可以是BF3正比计数管，也可以是其他中子探测器，因BF3正比计数管具有较高的抗γ能力，本实施例采用BF3正比计数管。为满足冗余性，计数管导管3可以设置1～2个，本实施例设计2个，其内各放置一支BF3正比计数管2。如图2所示，在探测器导管附件设检验中子源导管7，必要时将中子源从中子源导管7吊入，检验探测装置是否工作正常。为了慢化来自堆芯一侧的缓发中子，探测器导管和中子源导管周围设包有25～50mm厚的高压聚乙烯缓发中子慢化层14。为了消减本底中子的干扰，在外壳的前、后、外测面，依次设置板状屏蔽慢化层10、板状屏蔽吸收层11、12、板状铅屏蔽层13。本实施例的板状屏蔽吸收层为两层，一层是采用8～15mm厚镉板12吸收热中子，另一层是用20～40mm厚的含硼聚乙烯板11吸收超热中子。屏蔽板状吸收层11用含硼(B)的聚乙烯弥补镉对超热中子的吸收不足，因为镉只对热中子有较高的的吸收截面，中子能量大于0.5ev时镉的吸收截面明显不如硼，中子能量在1.5ev时镉的吸收截面只有硼的1/10。板状慢化层10采用60～100mm厚聚乙烯材料，本实施例采用80mm厚聚乙烯。同样，在外壳17的上、下方依均设置板状铅屏蔽层、板状吸收层、板状慢化层，其不同之处是，在外壳17的上方，中子探测器导管3与中子源导管7穿过上部铅屏蔽9。在外壳17的下方，为增加探测器底部支撑强度，在下部铅屏蔽与下屏蔽吸收层15之间设置碳钢支撑板16。
堆坑内温度较高，探测器工作在堆坑内的高温区，工作温度为80℃。放大器和成形器6安装在反应堆的上屏蔽层内，工作温度在50℃。处理器4、显示与报警终端5等安装在控制室。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，假若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种燃料破损缓发中子探测装置，包括探测站、探测器(2)、放大器和成形器(4)、处理器(5)、显示与报警终端(6)等几部分，各部分之间通过电缆连接，其特征在于：探测站为长方形，在长方形外壳(17)的中间放置中子探测器(2)及探测器导管(3)，围绕探测器导管(3)设有针对缓发中子的慢化层(14)，内侧设有阻挡γ射线的板状铅屏蔽；除了朝向反应堆堆芯的内侧外，在的长方形外壳(17)的上、下、前、后及外侧都设有针对本底中子的板状慢化层及吸收层。
2.根据权利要求1所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的外壳(17)顶部设置顶盖8；外涂防锈漆；内侧面对主热交换器。
3.根据权利要求1所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的计数管导管(3)为1～2个。
4.根据权利要求1或3所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的探测器导管(3)附件设检验中子源导管(7)。
5.根据权利要求1所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的中子计数管(2)是BF3正比计数管。
6.根据权利要求1所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的慢化层(14)围绕探测器导管(3)周围，为25～50mm厚的高压聚乙烯材料。
7.根据权利要求4所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的慢化层(14)围绕探测器导管(3)和中子源导管(7)周围，为25～50mm厚的高压聚乙烯材料。
8.根据权利要求1所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的内侧设有阻挡γ射线的板状铅屏蔽为4块，分别是内侧铅屏蔽层(1a、1b、1c、1d)，其材料为Pb-2，总厚度为50～150mm。
9.根据权利要求1所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的长方形外壳(17)的上、下、前、后及外侧的板状慢化层及吸收层为板状屏蔽慢化层(10)、板状屏蔽吸收层(11、12)、板状铅屏蔽层(13)。
10.根据权利要求9所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的板状屏蔽吸收层(11、12)分别为采用8～15mm厚镉板(12)，以及20～40mm厚的含硼聚乙烯板(11)。
11.根据权利要求9所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的在外壳(17)的下方，在下部铅屏蔽与下屏蔽吸收层(15)之间设置碳钢支撑板(16)。
12.根据权利要求1所述的燃料破损缓发中子探测装置，其特征在于：所述的探测器(2)设置在堆坑内的高温区，放大器和成形器(6)安装在反应堆的上屏蔽层内，处理器(4)、显示与报警终端(5)等安装在控制室。
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