CN209640256U - 伽马能谱与主动式x荧光联合同时测铀钍镭钾的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置,该装置包括γ能谱探测系统、主动式X荧光系统、辅助设备。本实用新型的优点在于:采用同位素嵌入,自动进行γ射线探测器的能量刻度校准,克服谱漂问题。解决低能区γ射线(能量<0.5MeV)的累积效应带来的γ射线探测器饱和与漏计数难题,并判断此刻地层是否存在放射性核素。主动式X荧光实现地层中从Si到U等元素同时进行定量与地层参数解析。伽马能谱与主动式X荧光联合提高解析准确度,实现铀、钍、镭、钾等多核素同时测量。
Description
技术领域
本实用新型属于核测井领域,涉及核技术,尤其是一种伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置。
背景技术
核电的主要燃料铀,作为国家重大战略物资,影响和制约着我国核电等能源战略发展。我国的核能发电计划使得对铀的需求量急剧增加,为了解决核燃料问题,我国已经在全球范围内寻觅原料,但是为了避免国外市场震荡带来的风险,必须加强我国铀矿资源勘查与勘探开发的力度,以满足我国迅速发展的核能事业对铀资源的需求。
目前,我国铀矿勘探一般采用的总量γ测井技术,需要通过大量的岩矿取样和化学分析来修正总量γ测井中铀含量定量解释结果,即修正铀镭平衡、氡射气、钍钾干扰等因素,存在解释效率低、误差大等缺点。γ能谱测井比总量γ测井在性能上先进,但其也受到干扰因素较多,如地层散射到时低能区累积效应,探测器漏计数;谱漂严重;铀、钍、镭、钾等放射性核素相互干扰等难题,严重影响测量精度。因而,现如今急需一种快速、准确的铀、钍、镭、钾同时解析的测井装置。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置,该装置通过X荧光信息得到的地层多元素与地层信息为γ射线探测器的能谱解析提供关键参数,实现地层中铀、钍、镭、钾等放射性核素的同时准确测量。
本实用新型的技术方案为:一种伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置,该装置包括γ能谱探测系统、主动式X荧光系统、辅助设备,γ能谱探测系统包括γ射线探测器和集成电子学数字多道分析仪,γ射线探测器通过电路连接集成电子学数字多道分析仪,主动式X荧光系统包括同位素源、X荧光探测器、铍窗和集成电子学数字多道分析仪, X荧光探测器通过电路铍窗和集成电子学数字多道分析仪连接,辅助设备包括电缆、滑轮、套管和计算机,集成电子学数字多道分析仪通过电缆传送至计算机;套管的一端设有滑轮。
γ射线探测器包括常用的碘化钠、锗酸铋、溴化镧探测器。
采用同位素源主动式激发X荧光,同位素伽马源为137Cs。
X荧光探测器可以为碲化镉探测器、碲锌镉探测器、低能碘化钠等探测器,探测范围为1keV到1MeV。
铍窗厚度为0.1-1mm。
本实用新型的优点在于:采用同位素嵌入,自动进行γ射线探测器的能量刻度校准,克服谱漂问题。解决低能区γ射线(能量<0.5MeV)的累积效应带来的γ射线探测器饱和与漏计数难题,并判断此刻地层是否存在放射性核素。主动式X荧光实现地层中从Si到U等元素同时进行定量与地层参数解析。伽马能谱与主动式X荧光联合提高解析准确度,实现铀、钍、镭、钾等多核素同时测量。
附图说明
图1为本发明装置工作示意图。
图2为铀矿伽马能谱图。
图3为X荧光能谱图。
其中:
1- γ射线探测器;2-同位素放射源;3-X荧光探测器;4-铍窗;5-集成电子学数字多道分析仪;6-电缆;7-计算机;8-地层;9-滑轮;10-套管。
具体实施方式
本实施例中,是一种新型的伽马能谱与主动式X荧光同时测铀、钍、镭、钾的装置,其基本原理为:利用γ射线探测器1收集地层8中放射性核素的伽马信息获得0.5 MeV-4MeV能量范围内的伽马能谱,并判断此刻地层是否存在放射性核素;同时利用同位素源2主动式激发地层8元素1keV-1MeV范围的 X荧光信息,通过铍窗4被X荧光探测器3采集形成能谱,得到地层多元素及参数信息,最后联合伽马能谱与X荧光能谱进行地层铀、钍、镭、钾等放射性核素的同时测量。采用伽马能谱与主动式X荧光技术联合测量,克服谱漂、累计效应等难题,实现地层中铀、钍、镭、钾等放射性核素的同时准确测量。伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置,由γ能谱探测系统、主动式X荧光系统、辅助设备组成。其中γ能谱探测系统包括γ射线探测器1和集成电子学数字多道分析仪5,γ射线探测器1对能量范围0.5MeV-4MeV的地层8γ射线进行采集并传送至集成电子学数字多道分析仪5形成能谱分析,解决低能区γ射线(能量<0.5MeV)的累积效应带来的γ射线探测器饱和与漏计数难题,并判断此刻地层是否存在放射性核素;主动式X荧光系统包括同位素源2、X荧光探测器3、铍窗4和集成电子学数字多道分析仪5, 采用同位素源2主动式激发地层8的元素信息,地层多元素被同位素源激发后产生的X荧光信息穿过铍窗4后,1keV-1MeV的X荧光被X荧光探测器3采集并传送至集成电子学数字多道分析仪5形成能谱分析,通过特征X荧光峰值信息进行地层多元素定量与地层参数的分析;此外,同位素源2释放的伽马射线同样被γ射线探测器1采集,根据特征峰的道址,自动进行γ射线探测器的能量刻度校准,克服谱漂问题;辅助设备包括电缆6、滑轮9、套管10和计算机7,集成电子学数字多道分析仪5形成的γ和X荧光能谱通过电缆6传送至计算机7联合解析,通过X荧光信息得到的地层多元素γ射线探测器的能谱特征峰对比,二次判断地层中铀、钍、镭、钾等放射性核素含量,实现地层中铀、钍、镭、钾等放射性核素的同时准确测量,克服传统单一伽马能谱低能饱和、谱漂和多核素相互干扰等难题。
实施例1:
1. 采用法国圣戈班公司的BGO探测器,探测器高压900V,放大倍数11,探测阈值0.5MeV,能量分辨率9.7%@0.667MeV。
2. 同位素伽马源为137Cs,活度300微居。
3. 采用美国amptek公司碲化镉探测器,铍窗厚度0.5mm,分辩率<1.5 keV @122keV,探测阈值1keV。
4. 集成电子学数字多道分析仪由发明人自主研制,采用双通路FPGA集成,道数512-2048道可选。
5. 套管直径90mm,材质为304不锈钢。
6. 地层为标准模型井,其中铀含量1%,每次测量时间为60s,测量距离间隔10cm。
7. 图2和图3分别展示了γ射线探测器和X荧光探测器的能谱图,通过特征峰能量如铀元素的特征峰为98.42keV、钍元素的特征峰为93.33keV、镭元素的特征峰为88.48keV,钾元素的特征峰为3.31keV,分别求得元素含量为铀1.01%,钍含量0.02%,镭0.5%,钾0.05%。
以上所述,仅是本发明的叫价实施例,并非对本发明作任何限制,根据本发明技术实质可以有各种更改和变化。凡是在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同提花、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置,其特征在于:该装置包括γ能谱探测系统、主动式X荧光系统、辅助设备,γ能谱探测系统包括γ射线探测器(1)和集成电子学数字多道分析仪(5),γ射线探测器(1)通过电路连接集成电子学数字多道分析仪(5),主动式X荧光系统包括同位素源(2)、X荧光探测器(3)、铍窗(4) 和集成电子学数字多道分析仪(5), X荧光探测器(3)通过电路铍窗(4) 和集成电子学数字多道分析仪(5)连接,辅助设备包括电缆(6)、滑轮(9)、套管(10)和计算机(7),集成电子学数字多道分析仪(5)通过电缆(6)传送至计算机(7);套管(10)的一端设有滑轮(9)。
2.根据权利要求1所述伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置,其特征在于:γ射线探测器(1)包括常用的碘化钠、锗酸铋、溴化镧探测器。
3.根据权利要求1所述伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置,其特征在于:采用同位素源(2)主动式激发X荧光,同位素伽马源为137Cs。
4.根据权利要求1所述伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置,其特征在于: X荧光探测器(3)为碲化镉探测器、碲锌镉探测器、低能碘化钠探测器,探测范围为1keV到1MeV。
5.根据权利要求1所述伽马能谱与主动式X荧光联合同时测铀钍镭钾的装置,其特征在于:铍窗(4)厚度为0.1-1mm。
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