CN204903770U

CN204903770U - 探测装置及车载式放射性物质监测设备

Info

Publication number: CN204903770U
Application number: CN201520633229.9U
Authority: CN
Inventors: 刘圆圆; 岳会国; 韩善彪; 岳峰; 郭猜
Original assignee: NUCLEAR AND RADIATION SAFETY CENTER
Current assignee: NUCLEAR AND RADIATION SAFETY CENTER
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2025-08-20

Abstract

本实用新型提供了一种探测装置及车载式放射性物质监测设备。探测装置包括上下两组探测器，其特征在于，两组探测器中的至少一组探测器包括下层探测器和上层探测器，下层探测器包括2X2的四个矩形区域，四个矩形区域对应的探测单元固定，上层探测器在对应于下层探测器的一个矩形区域的位置具有一个可移动探测单元。根据本实用新型的技术方案能够在确保同等监测成像质量的同时，降低最多约38％的探测器成本。

Description

探测装置及车载式放射性物质监测设备

技术领域

本实用新型涉及核安全检测领域，尤其涉及一种探测装置及车载式放射性物质监测设备。

背景技术

近些年，随着核电事业的蓬勃发展，在获得巨大能源的同时也伴随着产生了大量需要处理的放射性废物。传统的将这些核废料暂存在核电厂的方案已经不能够满足日益剧增的核废料数目，需要通过车载运输等方式将核废料从沿海的核电厂运输至内陆的处置场。

为了解决放射性废物的处置问题，我国在2006年2月公布了《放射性废物地质处置研究开发规划指南》，首次提出本世纪中叶建成放射性废物地质处置库的规划，并于2011年7月初步选定了位于西北甘肃的放射性废物处置库首选预选区。

然而，我国目前正在服役及规划建造的核电厂几乎都分布在东南沿海一带，与西北内陆处置库的距离较远，运送途中地形和气候变化复杂，运输工具又难免会产生颠簸震动，因此，保证放射性物质的安全非常重要。

为了尽可能确保放射性废物运输的安全及对沿途周边环境的辐射安全，并遵守国家的相关规定，运输车辆应当配备必要的辐射监测设备，以清晰地了解运输途中的情况，同时也能够避免令沿途公众产生极大的恐慌、降低放射性废物运输对沿途社会秩序和经济发展造成的影响。因而，国家核安全机构亟需能够在运输过程中随时监测和量化放射性废物状态的装备。

1936年，卡尔·安德森和赛斯·内德梅耶发现了缪子(缪子)，缪子带有一个单位负电荷，与电子同属于轻子。缪子的强穿透能力使它可以穿透很厚的屏蔽层，从而适用于对重元素材料的检测。

为了对放射性废物在运输过程中状态变化的实时监测，现有车载式放射性物质监测设备10如图1和图2所示。

车载式放射性物质监测设备10包括：数据采集装置20，数据处理装置30，以及数据报送装置40。其中，数据采集装置20用于获取探测用的缪子的位置数据；数据处理装置30用于对监测设备的运行过程进行总体控制，并基于数据采集装置20获取的数据采用缪子成像方法重建图像；并且数据报送装置40用于将数据处理装置30重建的图像和/或据此获得的放射性物质状态信息发送到外界。

但是，该车载式放射性物质监测设备的成本较高，特别是在探测器的成本方面。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种探测装置及车载式放射性物质监测设备，以实现低成本的缪子成像监测。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种探测装置，用于车载式放射性物质监测设备，探测装置包括上下两组探测器，其特征在于，两组探测器中的至少一组探测器包括下层探测器和上层探测器，下层探测器包括2X2的四个矩形区域，四个矩形区域对应的探测单元固定，上层探测器在对应于下层探测器的一个矩形区域的位置具有一个可移动探测单元。

优选地，上层探测器包括机械传动装置，连接到可移动探测单元，用于使可移动探测单元在四个矩形区域之间往复移动。优选地，可移动探测单元按顺时针或逆时针方向在四个矩形区域之间平移。优选地，可移动探测单元在每个矩形区域停留采集数据的时间相同。优选地，可移动探测单元从每个矩形区域移动到相邻矩形区域的传动时间相同。

优选地，四个矩形区域是相同大小。

优选地，探测器是阻性板探测器，用于获取探测用的缪子的位置数据。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种车载式放射性物质监测设备，其特征在于，包括：前述探测装置；数据处理装置，连接到探测装置，用于对探测装置传回的数据进行处理以重建图像；数据报送装置，连接到数据处理装置，用于将数据处理装置重建的图像和/或据此获得的放射性物质状态信息发送到外界。

与现有技术相比，根据本实用新型的技术方案能够在确保同等监测成像质量的同时，降低最多约38％的探测器成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的车载式放射性物质监测设备的工作环境示意图；

图2是现有技术的车载式放射性物质监测设备的结构示意图；

图3是车载式放射性物质监测设备的探测器组的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的探测装置的示意图。

在这些附图中，使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“在一个实施例中”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

如图2所示，整个车载式放射性物质监测设备10主要由三个部分组成：数据采集装置20(即探测装置)，数据处理装置30，以及数据报送装置40。更详细地，数据采集装置20包括上下两组探测器。数据处理装置30连接到数据采集装置20，用于对数据采集装置20传回的数据进行处理以重建图像。数据报送装置40连接到数据处理装置30，用于将数据处理装置30重建的图像和/或据此获得的放射性物质状态信息发送到外界。优选地，探测器是阻性板探测器，用于获取探测用的缪子的位置数据。其中，探测器是最高的成本支出部分。

本实用新型首先在图2设计基础上开展了前期的模拟实验，如图3所示，以上部两层探测器为例，下部两层探测器同理，说明粒子束采集的分布情况。

如图3所示，利用蒙特卡罗方法Geant4进行建模，将上下两层探测器平分成四个区域。设穿过上层探测器1区域的粒子数为N，占总粒子数的25％，那么，这些粒子中穿过下层探测器4个区域的统计值如表1所示：

表1穿过上层探测器1区域的粒子束穿过下层探测器4个区域的概率

区域序号	1’	2’	3’	4’
					百分比	79.67％	9.58％	9.62％	1.13％

综上实验表明，缪子的照射以直射为主，直射率可达80％(即1’区域)，1’区域+2’区域+3’区域的穿透率几乎是100％。因此，基于以上的实验结论，为了提高探测器单元的利用率，降低装置成本，发明了一种新型探测器装置，装置如图4所示。

如图4所示，a、b、c、d分别表示上层探测器1、2、3、4探测单元的中心。其中，上层探测器仅用四分之一成本1区域大小的探测单元。具体数据采集共分为四个步骤。第一步，下层探测器的1’、2’、3’、4’区域探测单元固定不动，将1区域探测单元的中心放置在a点采集30秒；第二步，利用机械传动装置将1区域探测单元从a点传动至b点，采集30秒,传动时间为10秒；第三步，利用机械传动装置将1区域探测单元从b点传动至d点，采集30秒,传动时间为10秒；第四步，利用机械传动装置将1区域探测单元从d点传动至c点，采集30秒,传动时间为10秒，如此往复循环，直至达到期望的图像质量为止。

概括而言，两组探测器中的至少一组探测器(图4示出其中一组探测器)包括下层探测器和上层探测器，下层探测器包括2X2的四个优选为相同大小的矩形区域(1’、2’、3’、4’)，四个矩形区域对应的探测单元固定，上层探测器在对应于下层探测器的一个矩形区域(图4中示为1)的位置具有一个可移动探测单元。

为了使可移动探测单元在四个矩形区域之间往复移动，上层探测器可以包括连接到可移动探测单元的机械传动装置。可移动探测单元可以按顺时针方向在四个矩形区域之间平移(如图4所示)，也可以按逆时针方向，或者其他任何顺序。优选地，可移动探测单元在每个矩形区域停留采集数据的时间相同，可移动探测单元从每个矩形区域移动到相邻矩形区域的传动时间也相同。

如果上下两组探测器均采用上述布置，该装置可实现在接收粒子数达到100％时，将探测器成本降低约38％。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims

1.一种探测装置，用于车载式放射性物质监测设备，所述探测装置包括上下两组探测器，其特征在于，

所述两组探测器中的至少一组探测器包括下层探测器和上层探测器，

所述下层探测器包括2X2的四个矩形区域，所述四个矩形区域对应的探测单元固定，

所述上层探测器在对应于所述下层探测器的一个矩形区域的位置具有一个可移动探测单元。

2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述上层探测器包括机械传动装置，连接到所述可移动探测单元，用于使所述可移动探测单元在所述四个矩形区域之间往复移动。

3.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述可移动探测单元按顺时针或逆时针方向在所述四个矩形区域之间平移。

4.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述可移动探测单元在每个矩形区域停留采集数据的时间相同。

5.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述可移动探测单元从每个矩形区域移动到相邻矩形区域的传动时间相同。

6.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述四个矩形区域是相同大小。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测器是阻性板探测器。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测器用于获取探测用的缪子的位置数据。

9.一种车载式放射性物质监测设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1-8中任一项所述的探测装置；

数据处理装置，连接到所述探测装置，用于对所述探测装置传回的数据进行处理以重建图像；

数据报送装置，连接到所述数据处理装置，用于将所述数据处理装置重建的图像和/或据此获得的放射性物质状态信息发送到外界。