CN208298559U - 核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，包括靶件定位管、升降系统和定位系统，所述靶件定位管浸设在水中，所述靶件定位管的上端凸出于水面，所述靶件定位管用于放置靶件；所述升降系统包括直线模组，所述直线模组上设置有升降滑块，所述升降滑块通过钢丝绳与靶件连接，所述升降滑块由伺服电机控制上下移动，所述定位系统包括设置在直线模组侧面的光栅尺和光栅传感器。本实用新型解决了现有测量装置测量精准度不高、需要人工近距离操作的问题，同时，具有工作效率高的优点。

Description

核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置

技术领域

本实用新型涉及放射性同位素测量技术领域，具体涉及核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置。

背景技术

高通量工程试验堆，主要用于辐照生产大量的高比活度放射性同位素靶件，如钴60、锶 89、碳14、碘131、磷32等，已广泛应用于医用、工业等领域，并且近年来需求量越来越大。由于各领域应用的不同，对放射源活度、形状和几何尺寸的要求也各不相同。因此，定量分装前的靶件总活度测定是源生产的必要环节和关键工序，其测量准确与否，直接关系到最终产品的质量。

核反应堆辐照后的靶件比活度极高，人员无法直接接触测量，其相关测量工作只能在水下完成。以往传统测量方法是：在核反应堆保存水池上方适当位置，搭建手拉葫芦，并与待测靶件夹具连接，通过拉动葫芦实现靶件在水池中的升降走位，采用钢板尺来实现靶件活性区位置点定位。上述操作全部需要工作人员在靠近保存水池位置完成。这种测量方法操作时间久，导致工作人员存在受到辐射照射的潜在风险，安全性差；距离定位不准确，直接影响靶件总活度测量的准确度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，解决现有测量装置测量精准度不高、需要人工近距离操作的问题，同时，具有工作效率高的优点。

本实用新型通过下述技术方案实现：

核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，包括靶件定位管、升降系统和定位系统，所述靶件定位管浸设在水中，所述靶件定位管的上端凸出于水面，所述靶件定位管用于放置靶件；所述升降系统包括直线模组，所述直线模组上设置有升降滑块，所述升降滑块通过钢丝绳与靶件连接，所述升降滑块由伺服电机控制上下移动，所述定位系统包括设置在直线模组侧面的光栅尺和光栅传感器。

优选地，在直线模组上设置有限位开关，保证运动过程中安全可靠。

本实用新型所述直线模组、升降滑块、伺服电机、光栅尺和光栅传感器均为现有技术。

测量活度时，需要得到靶件活度的轴向分布曲线。通常情况下，测量点要求布置为各点间隔为10mm，通常情况下一根靶件的测量点多达100个。每个测量点的更换都是人为拉动手动葫芦来实现，不但工作量大，而且耗时长；靶件的坐标示值通过钢板尺来确定，定位精度粗糙，测量的重复性得不到保证，影响靶件活度测量的准确度。

本实用新型通过控制伺服电机带动升降滑块的上下移动，实现靶件的自动升降，进而实现测量点的自动更换，免了操作人员提拉手动葫芦更换测量点的问题，使操作人员能够置身在安全的范围内完成工作，大大减小了工作量和工作时间，同时设置光栅尺，光栅传感器，光栅尺，光栅传感器与直线模组的伺服电机一起组成位移控制闭环，用以实时反馈靶件的位置信息，并进行修正，来实现靶件的精确定位，在一定程度上提高了靶件定位的精度和测量结果的准确度。如此，本实用新型，解决了现有测量装置测量精准度不高、需要人工近距离操作的问题，同时，具有工作效率高的优点。

进一步地，还包括电离室导管，所述电离室导管浸设在水中，所述电离室导管的上端凸出于水面，所述电离室导管的下端通过准直管与靶件定位管连通，所述电离室导管的底部设置有电离室，所述电离室的中心对准准直管。

进一步地，准直管的外侧套设有第一圆管，在第一圆管内均匀灌铅，所述电离室导管和靶件定位管的外侧均套设有第二圆管，在第二圆管内偏心灌铅。

在实际测量时，其他靶筒对被测靶筒的贡献非常大，为了尽可能减少来自被测靶筒以外的其他直射和散射γ射线的贡献，需将电离室导管和钴靶定位管有效测量位置偏心均匀灌铅，准直管整体均匀灌铅。铅厚度依据设计要求而定，以尽量降低其他靶筒对被测靶筒产生的影响。

进一步地，还包括数据自动采集系统，所述数据自动采集系统包括测量仪器、计算机和控制单元；

所述测量仪器与计算机连接，所述测量仪器用于采集电离室的电离数据和数据对应的测量点位置信息并保存在计算机内，

所述控制单元用于控制测量仪器。

本实用新型所述测量仪器、计算机和控制单元均为现有技术。

本实用新型通过设置数据自动采集系统实现对靶件活度的全自动测量；无需操作人员手动操作介入，大大提高了工作效率。

进一步地，还包括温度测量系统，所述温度测量系统包括热电偶、热电偶定位管、温度传感器、计算机和控制单元，

所述热电偶和温度传感器用于采集电离室所处位置的温度并传递给控制单元；

所述计算机用于显示温度信息；

所述热电偶定位管用于固定热电偶。

本实用新型所述热电偶、温度传感器、计算机和控制单元均为现有技术。

靶件活度测量采用PTW剂量仪，PTW电离室受所处环境温的度变化影响较大，而测量过程中，靶件的提升和更换均会引起水池内电离室所在位置周围温度的变化，进而影响测量数据的准确。

本实用新型通过热电偶和温度传感器对电离室和四周的温度进行检测，待热电偶反馈的温度与其周围环境温度平衡后，开始测量，进一步提高了测量的精准度。

进一步地，热电偶与电离室紧邻设置，二者在同一高度，所述温度传感器均匀分布在电离室四周。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型通过控制伺服电机带动升降滑块的上下移动，实现靶件的自动升降，进而实现测量点的自动更换，免了操作人员提拉手动葫芦更换测量点的问题，使操作人员能够置身在安全的范围内完成工作，大大减小了工作量和工作时间，同时设置光栅尺，光栅传感器，光栅尺，光栅传感器与直线模组的伺服电机一起组成位移控制闭环，用以实时反馈靶件的位置信息，并进行修正，来实现靶件的精确定位，在一定程度上提高了靶件定位的精度和测量结果的准确度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1是测量装置的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-伺服电机，2-升降滑块，3-直线模组，4-靶件定位管，5-靶件，6-热电偶，7-电离室， 8-准直管，9-电离室导管。

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明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1所示，核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，包括靶件定位管4、升降系统和定位系统，所述靶件定位管4浸设在水中，所述靶件定位管4的上端凸出于水面，所述靶件定位管4用于放置靶件5；所述升降系统包括直线模组3，所述直线模组3上设置有升降滑块2，所述升降滑块2通过钢丝绳与靶件5连接，所述升降滑块2由伺服电机1控制上下移动，所述定位系统包括设置在直线模组3侧面的光栅尺和光栅传感器；还包括电离室导管9，所述电离室导管9浸设在水中，所述电离室导管9的上端凸出于水面，所述电离室导管9 的下端通过准直管8与靶件定位管4连通，所述电离室导管9的底部设置有电离室7，所述电离室7的中心对准准直管8，所述靶件定位管4和电离室导管9与大气连通，通过测量电离室7的计量率计算出靶件活度；靶件活度与剂量率呈正比，通过剂量率的测量，可以得到活度分布，但必须引入转换系数K。

式中：A——靶筒放射性活度，Bq；

——剂量率，mGy·min^-1；

K——转换系数，Bq·min·mGy^-1。

其中，K是与靶件活度测量装置的几何尺寸、靶件规格、电离室特性等相关的量，任何条件的改变都会影响K值。

根据每节靶筒的活度，按2式，可方便地得到靶件的总活度。

实施例2：

如图1所示，本实施例基于实施例1，所述准直管8的外侧套设有第一圆管，在第一圆管内均匀灌铅，所述电离室导管9和靶件定位管4的外侧均套设有第二圆管，在第二圆管内偏心灌铅；还包括数据自动采集系统，所述数据自动采集系统包括测量仪器、计算机和控制单元；所述测量仪器与计算机连接，所述测量仪器用于采集电离室7的电离数据和数据对应的测量点位置信息并保存在计算机内，所述控制单元用于控制测量仪器；还包括温度测量系统，所述温度测量系统包括热电偶6、热电偶定位管、温度传感器、计算机和控制单元，所述热电偶6和温度传感器用于采集电离室7所处位置的温度并传递给控制单元；所述计算机用于显示温度信息；所述热电偶定位管用于固定热电偶6；所述热电偶6与电离室7紧邻设置，二者在同一高度，所述温度传感器均匀分布在电离室7四周。

在本实施例中，为准确地测量靶件活度及其轴向分布，尽量减少其他靶筒和靶件对被测靶筒的影响，对电离室导管9、靶件定位管4和准直管8做了如下屏蔽处理。电离室导管 和靶件定位管 的有效测量位置外面套上 长为300mm 的圆管，偏心灌铅，有效铅屏蔽层厚度约25mm。准直管选用不锈钢管体，且直线度好于 1mm/1000mm。准直管整体外套上 长为1260mm的圆管，均匀灌铅，有效铅屏蔽层厚度约17mm。

通过热电偶6和温度传感器对电离室7和四周的温度进行检测，待热电偶6反馈的温度与其周围环境温度平衡后，准备开始测量。

通过手型夹具将被测靶件5放置于靶件定位管4内，靶件5顶端与直线模组3的升降滑块2通过钢丝绳连接，靶件5置于靶件定位管4内起始坐标位，此时数据采集软件将电离室测量到的当前测量点的数据信息及位置信息保存到计算机上。在靶件自动升降系统中，驱动器控制伺服电机1带动直线模组3，进行靶件5的升降，设置靶件自动升降10mm的时间间隔，通常情况下，设置测量点更换时间间隔为1min。光栅尺安装在直线模组的侧面，光栅传感器与直线模组3的伺服电机1一起组成位移控制闭环，实时反馈并修正靶件的位置信息。当靶件5走位到下一个测量点后，控制卡通过驱动器将靶件到位信号反馈给计算机，计算机再将此信号传输给控制单元。由此，控制单元开始自动采集当前测量点的位置信息和数据信息。同时，温度传感器信号端也将电离室所处位置的温度实时反馈给计算机，计算机将温度引入的数据偏差进行处理修正，将最终数据传输给控制单元。如此反复，逐点测量，将此根靶件的测量点全部测完，得到靶件剂量率的分布。

本实用新型所述测量装置既是对靶件活度测量的量化检验，也是对靶件活度理论计算的验证，更是对自动测量装置屏蔽处理、定位处理、准直处理等因素的综合性验证。为今后堆照靶件进行完整、有效的检测以及放射源生产的产品质量，提供了保证。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，其特征在于，包括靶件定位管(4)、升降系统和定位系统，所述靶件定位管(4)浸设在水中，所述靶件定位管(4)的上端凸出于水面，所述靶件定位管(4)用于放置靶件(5)；所述升降系统包括直线模组(3)，所述直线模组(3)上设置有升降滑块(2)，所述升降滑块(2)通过钢丝绳与靶件(5)连接，所述升降滑块(2)由伺服电机(1)控制上下移动，所述定位系统包括设置在直线模组(3)侧面的光栅尺和光栅传感器。

2.根据权利要求1所述的核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，其特征在于，还包括电离室导管(9)，所述电离室导管(9)浸设在水中，所述电离室导管(9)的上端凸出于水面，所述电离室导管(9)的下端通过准直管(8)与靶件定位管(4)连通，所述电离室导管(9)的底部设置有电离室(7)，所述电离室(7)的中心对准准直管(8)。

3.根据权利要求2所述的核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，其特征在于，所述准直管(8)的外侧套设有第一圆管，在第一圆管内均匀灌铅，所述电离室导管(9)和靶件定位管(4)的外侧均套设有第二圆管，在第二圆管内偏心灌铅。

4.根据权利要求2所述的核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，其特征在于，还包括数据自动采集系统，所述数据自动采集系统包括测量仪器、计算机和控制单元；

所述测量仪器与计算机连接，所述测量仪器用于采集电离室(7)的电离数据和数据对应的测量点位置信息并保存在计算机内，

所述控制单元用于控制测量仪器。

5.根据权利要求2所述的核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，其特征在于，还包括温度测量系统，所述温度测量系统包括热电偶(6)、热电偶定位管、温度传感器、计算机和控制单元，

所述热电偶(6)和温度传感器用于采集电离室(7)所处位置的温度并传递给控制单元；

所述计算机用于显示温度信息；

所述热电偶定位管用于固定热电偶(6)。

6.根据权利要求5所述的核反应堆同位素靶件辐照后活度的测量装置，其特征在于，所述热电偶(6)与电离室(7)紧邻设置，二者在同一高度，所述温度传感器均匀分布在电离室(7)四周。