CN220526006U - 一种czt探测器保温冷却系统 - Google Patents
一种czt探测器保温冷却系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220526006U CN220526006U CN202321999634.3U CN202321999634U CN220526006U CN 220526006 U CN220526006 U CN 220526006U CN 202321999634 U CN202321999634 U CN 202321999634U CN 220526006 U CN220526006 U CN 220526006U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cooling medium
- cooling
- detector
- thermal insulation
- shell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004321 preservation Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 9
- 239000004965 Silica aerogel Substances 0.000 claims description 8
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 6
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种CZT探测器保温冷却系统，涉及到冷却系统技术领域，包括探测器本体以及设置在探测器本体外周的保温壳体；所述探测器本体与所述保温壳体之间设置有容置冷却介质的空间；所述保温壳体上设置有供冷却介质流进的入口以及供冷却介质流出的出口；所述冷却介质为冷却气体；所述保温壳体的厚度为1cm‑5cm。相较于现有技术，本申请装置系统结构简单，操作简便，材料易得，易于加工制造，也不需要额外的冷源，在保证降温冷却的同时，对探测器本体的探测能力影响不大。
Description
技术领域
本实用新型涉及冷却系统技术领域，特别涉及一种CZT探测器保温冷却系统。
背景技术
为避免在核电厂发生事故后由于PCS系统管道壳内部分破损导致放射性释放到环境中，会选择在PCS壳外上升管道附近设置辐射监测仪表(主要探测组件为CZT探测器)，电厂正常工况时，该仪表长期运行在正常工况环境条件下，电厂发生事故时，该仪表需要在事故工况下连续运行72h，由于事故工况环境条件严酷，需要对探测器进行隔热处理，并设计制冷方案，保证探测器运行环境条件，同时，还需考虑制冷系统的设计能满足仪表在正常工况环境条件下，长期稳定运行。
现有技术中，公开号为CN109924992A的中国专利文献中提出了X射线探测器的冷却系统及X射线成像系统，此专利及相关文献与医用X射线探测器的冷却相关，公开号为CN109712727A的中国专利文献中提出了一种主蒸汽管道辐射监测方法及装置，此专利主要用于蒸汽管道的辐射监控，即目前还缺乏当核电厂出现严重事故时，对探测器进行保温冷却的措施，使得探测器能在严峻的工况下持续工作较长时间，得到需要的辐射数据，从而判断是否有放射性物质释放到环境中，因此，我们公开了一种CZT探测器保温冷却系统来满足核辐射的数据采集需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种CZT探测器保温冷却系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种CZT探测器保温冷却系统，包括探测器本体以及设置在探测器本体外周的保温壳体；所述探测器本体与所述保温壳体之间设置有容置冷却介质的空间；所述保温壳体上设置有供冷却介质流进的入口以及供冷却介质流出的出口；所述冷却介质为冷却气体；所述保温壳体的厚度为1cm-5cm。
优选地，所述探测器本体与所述保温壳体之间还设置有固定支柱，所述固定支柱用以支撑所述探测器本体。
优选地，所述固定支柱与所述探测器本体的下表面相接触；且所述固定支柱的材质选为不锈钢。
优选地，所述探测器本体与所述冷却介质的接触面积为所述探测器本体的表面积减去所述固定支柱与所述探测器本体相接触的面积。
优选地，所述保温壳体的厚度为3cm或4cm。
优选地，所述保温壳体的材质选择为：玻璃纤维或二氧化硅气凝胶。
优选地，所述保温壳体的设置为立方体形，所述保温壳体的长度方向设置为至少20厘米，且所述保温壳体的长度大于所述探测器本体的长度。
优选地，所述供冷却介质流进的入口和所述供冷却介质流出的出口均设置在所述保温壳体的同一侧，以形成冷却介质导流效应。
优选地，所述供冷却介质流进的入口和所述供冷却介质流出的出口的形状可设置为圆形或多边形。
优选地，所述供冷却介质流进的入口和所述供冷却介质流出的出口的数量设置为相等数量。
本实用新型的技术效果和优点：
1、本实用新型结构合理，通过保温壳体一端的两侧分别开设有两个入口和两个出口，使得与入口连接的气路向保温壳体内输入气体，接着使得保温壳体内气体在冷却探测器本体后通过与出口连接的气路排出，实现对探测器本体的冷却，且此装置系统结构简单，操作简便，材料易得，易于加工制造，也不需要额外的冷源，在保证降温冷却的同时，对探测器本体的探测能力影响不大；
2、本实用新型中，通过探测器本体底端的固定支柱固定连接有保温壳体，探测器本体位于保温壳体内中部，使得探测器本体位于冷却系统的中部，避免固定部件对探测器本体的探测能力产生影响，固定支柱亦使得探测器本体底面与冷却介质接触，提高探测器本体的冷却面积，提高冷却系统的冷却效果，通过固定支柱由不锈钢制成，使得固定支柱可避免对γ射线的干扰。
附图说明
图1为本实用新型立体结构示意图；
图2为本实用新型正面结构示意图；
图3为本实用新型探测器本体的剖开立体结构示意图；
图4为本实用新型侧面结构示意图；
图5为本实用新型300keV能量光子在二氧化硅气凝胶保温壳体下的能谱图；
图6为本实用新型500keV能量光子在二氧化硅气凝胶保温壳体下的能谱图；
图7为本实用新型正常工况下的保温冷却系统温度分布情况；
图8为本实用新型正常工况下的保温冷却系统横截面温度分布情况；
图9为本实用新型严重事故工况下的保温冷却系统温度分布情况；
图10为本实用新型严重事故工况下的保温冷却系统横截面温度分布情况。
图中：1、探测器本体；2、保温壳体；3、固定支柱；4、入口；5、出口；6、冷却介质。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了如图1-图10所示的一种CZT探测器保温冷却系统，保温壳体冷却介质包括探测器本体1以及设置在探测器本体1外周的保温壳体2；所述探测器本体1与所述保温壳体2之间设置有容置冷却介质6的空间；所述保温壳体2上设置有供冷却介质6流进的入口4以及供冷却介质6流出的出口5；所述冷却介质6为冷却气体；所述保温壳体2的厚度为1cm-5cm，所述探测器本体1与所述保温壳体2之间还设置有固定支柱3，所述固定支柱3用以支撑所述探测器本体1，固定支柱3与所述探测器本体1的下表面相接触；且所述固定支柱3的材质选为不锈钢，所述探测器本体1与所述冷却介质6的接触面积为所述探测器本体1的表面积减去所述固定支柱3与所述探测器本体1相接触的面积，使用时，通过保温壳体2上设置有供冷却介质6流进的入口4以及供冷却介质6流出的出口5，实现对探测器本体1的冷却，且此装置系统结构简单，操作简便，材料易得，易于加工制造，也不需要额外的冷源，在保证降温冷却的同时，对探测器本体1的探测能力影响不大，通过固定支柱3用以支撑所述探测器本体1，固定支柱3与所述探测器本体1的下表面相接触，探测器本体1与所述冷却介质6的接触面积为所述探测器本体1的表面积减去所述固定支柱3与所述探测器本体1相接触的面积，使得探测器本体1位于冷却系统的中部，避免固定部件对探测器本体1的探测能力产生影响，固定支柱3亦使得探测器本体1底面与冷却介质6接触，提高探测器本体1的冷却面积，提高冷却系统的冷却效果，通过固定支柱3的材质选为不锈钢，使得固定支柱3可避免对γ射线的干扰。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图1-图3，入口4和出口5均与气体流路固定连接，通过入口4和出口5均与气体流路固定连接，使得冷却系统可以通过改变气体的流速和气体温度对冷却效果进行调节，保证冷却系统对探测器本体1的冷却效果较好。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图3，所述保温壳体的材质选择为：玻璃纤维或二氧化硅气凝胶，且所述保温壳体的厚度为3cm或4cm，通过探测器本体1主要探测能量为10-500keV的γ射线，保温壳体2外壳的保温材料由具有低光子吸收截面的轻元素(原子序数10至20的元素)制成，故而需要选择Si、O等元素组成的保温材料，同时材料需要有一定承载性、防火性、防水性，本实施例中采用玻璃纤维或二氧化硅气凝胶作为保温壳体2的保温材料。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图3，所述保温壳体2的设置为立方体形，所述保温壳体2的长度方向设置为至少20厘米，且所述保温壳体2的长度大于所述探测器本体1的长度，通过保温壳体2的设置为立方体形，所述保温壳体2的长度方向设置为至少20厘米，且所述保温壳体2的长度大于所述探测器本体1的长度，使得冷却系统可以适配探测器本体1的尺寸，提高冷却系统的使用效果。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图3，冷却介质采用冷却介质6，避免了液体形态对探测器本体1造成探测上的影响，同时避免液体会渗入探测器本体1元件造成探测器本体1损坏，冷却介质6首选气冷进行冷却，可选择氦气或空气等气体，氦气及空气等气体对于γ射线的影响较小，且价格便宜，氦气的热容大，且属于惰性气体，同时满足保证探测能力及冷却的要求，并且不会有安全隐患。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图3，所述供冷却介质6流进的入口4和所述供冷却介质6流出的出口5均设置在所述保温壳体2的同一侧，以形成冷却介质6导流效应，所述供冷却介质6流进的入口4和所述供冷却介质流出的出口5的形状可设置为圆形或多边形，所述供冷却介质6流进的入口4和所述供冷却介质6流出的出口5的数量设置为相等数量，通过供冷却介质6流进的入口4和所述供冷却介质6流出的出口5均设置在所述保温壳体2的同一侧，以形成冷却介质6导流效应，实现冷却介质6对探测器本体1的高效冷却，避免添加的导流部件对探测器本体1需要探测的γ射线产生影响。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图1和图3，本实用选择CZT晶体及屏蔽准直组成的探测器本体在15cm(宽)*15cm(高)*20cm(长)的立方体内，保温壳体的体积设置为30cm(宽)*30cm(高)*40cm(长)的立方体，保温壳体厚度为3cm，入口和出口直径都为4cm。
作为本实施例中的一种优选实施方式，本实用新型需要同时保证探测器本体的探测能力，以及工作条件下的探测器本体所在的环境温度为最佳工作温度，因此主要对保温冷却系统对于γ射线能量及通量的影响，以及正常工作条件和严重事故条件下的冷却能力进行计算评价。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图4，针对冷却系统对γ射线的能量及通量进行计算，分别选择能量为100keV，300keV和500keV的γ射线进行计算，分别在保温壳体外表面、保温壳体内表面以及探测器本体表面设置探测面a、b、c，分别测量不同能量的γ射线在最开始、经过保温壳体、经过冷却介质后到达探测器本体表面时的通量和能量变化，保温材料在这分别选择二氧化硅气凝胶和玻璃纤维进行计算。
作为本实施例中的一种优选实施方式，通过玻璃纤维以及二氧化硅气凝胶对于100keV，300keV和500keV三种能量的光子能量通量的影响统计，可以发现，采用玻璃纤维的保温壳体能保证通量和能量的衰减在10％以内；采样二氧化硅气凝胶，更能实现通量和能量的衰减1％以内，采用二氧化硅气凝胶作为保温材料，绝大部分的光子能量都保持在设定的入射能量。
作为本实施例中的一种优选实施方式，针对冷却系统的冷却效果，采用两种不同的工作状况进行传热模拟仿真：一种是正常的工作情况下，环境温度为45℃，假设探测器产生的能量全部转化为热量，热量功率为30W；另一种是严重事故下的工作情况，此时外界环境温度为110℃，探测器需要保证正常工作，此时探测器本身也有30W的热量产生。
作为本实施例中的一种优选实施方式，探测器本体的最佳工作温度在20到40℃，在严重工况下保证探测器本体处于最佳温度是最大考验。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图7和图8，在正常的工况下，由于外部环境不严重，采用氦气进行冷却，入口流速为3m/s，入口温度为室温(20℃)，CZT探测器的最高温度为32℃，在探测器的最佳工作温度范围内。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图9和图10，本实施例中，在严重事故工况下，由于外部环境温度高，采用氦气进行冷却，入口流速提高为5m/s，入口温度为室温(20℃)，CZT探测器的最高温度为31℃，同样在探测器的最佳工作温度范围内。
本实用工作原理：使用时，通过保温壳体2一端的两侧分别开设有两个入口4和两个出口5，使得与入口4连接的气路向保温壳体2内输入气体，接着使得保温壳体2内气体在冷却探测器本体1后通过与出口5连接的气路排出，实现对探测器本体1的冷却，且此装置系统结构简单，操作简便，材料易得，易于加工制造，也不需要额外的冷源，在保证降温冷却的同时，对探测器本体1的探测能力影响不大。
通过探测器本体1底端的固定支柱3固定连接有保温壳体2，探测器本体1位于保温壳体2内中部，使得探测器本体1位于冷却系统的中部，避免固定部件对探测器本体1的探测能力产生影响，固定支柱3亦使得探测器本体1底面与冷却介质6接触，提高探测器本体1的冷却面积，提高冷却系统的冷却效果，通过固定支柱3由不锈钢制成，使得固定支柱3可避免对γ射线的干扰。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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保护范围之内。
Claims (10)
1.一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：包括探测器本体以及设置在探测器本体外周的保温壳体；所述探测器本体与所述保温壳体之间设置有容置冷却介质的空间；所述保温壳体上设置有供冷却介质流进的入口以及供冷却介质流出的出口；所述冷却介质为冷却气体；所述保温壳体的厚度为1cm-5cm。
2.根据权利要求1所述的一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：所述探测器本体与所述保温壳体之间还设置有固定支柱，所述固定支柱用以支撑所述探测器本体。
3.根据权利要求2所述的一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：所述固定支柱与所述探测器本体的下表面相接触；且所述固定支柱的材质选为不锈钢。
4.根据权利要求2或3所述的一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：所述探测器本体与所述冷却介质的接触面积为所述探测器本体的表面积减去所述固定支柱与所述探测器本体相接触的面积。
5.根据权利要求1所述的一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：所述保温壳体的厚度为3cm或4cm。
6.根据权利要求1所述的一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：所述保温壳体的材质选择为：玻璃纤维或二氧化硅气凝胶。
7.根据权利要求1所述的一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：所述保温壳体的设置为立方体形，所述保温壳体的长度方向设置为至少20厘米，且所述保温壳体的长度大于所述探测器本体的长度。
8.根据权利要求1所述的一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：所述供冷却介质流进的入口和所述供冷却介质流出的出口均设置在所述保温壳体的同一侧，以形成冷却介质导流效应。
9.根据权利要求1所述的一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：所述供冷却介质流进的入口和所述供冷却介质流出的出口的形状可设置为圆形或多边形。
10.根据权利要求1所述的一种CZT探测器保温冷却系统，其特征在于：所述供冷却介质流进的入口和所述供冷却介质流出的出口的数量设置为相等数量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321999634.3U CN220526006U (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 一种czt探测器保温冷却系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321999634.3U CN220526006U (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 一种czt探测器保温冷却系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220526006U true CN220526006U (zh) | 2024-02-23 |
Family
ID=89931403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321999634.3U Active CN220526006U (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 一种czt探测器保温冷却系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220526006U (zh) |
-
2023
- 2023-07-27 CN CN202321999634.3U patent/CN220526006U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9287014B2 (en) | Thermo-acoustic nuclear power distribution measurement assembly | |
| GB844711A (en) | Nuclear reactor | |
| JP4999221B2 (ja) | 原子炉の炉心の少なくとも一つの動作パラメータをモニターする方法 | |
| CN109712727A (zh) | 一种主蒸汽管道辐射监测方法及装置 | |
| CN220526006U (zh) | 一种czt探测器保温冷却系统 | |
| JPS6161360B2 (zh) | ||
| US4032395A (en) | Fuel leak detection apparatus for gas cooled nuclear reactors | |
| JP2001502801A (ja) | 硼素濃度検出用測定装置 | |
| Kanda et al. | Thermal neutron standard field with a Maxwellian distribution using the KUR heavy water facility | |
| EP3007176A1 (en) | Convergence reactor in-core detector assembly for core monitoring and protection | |
| Nishitani et al. | Neutron monitor using microfission chambers for the International Thermonuclear Experimental Reactor | |
| Yadav et al. | Void fraction distribution for convective boiling flows in single and multiple heater rods assembly | |
| JP4625557B2 (ja) | 原子炉出力監視装置 | |
| JP6502759B2 (ja) | 中性子検出器および原子炉出力検出システム | |
| JP3544065B2 (ja) | 簡易型燃焼度モニタ | |
| Iwamura et al. | Critical heat flux experiments under steady-state and transient conditions and visualization of CHF phenomenon with neutron radiography | |
| JPH0421839B2 (zh) | ||
| LeVert et al. | Local nuclear reactor power measurements using gamma-ray fluctuations | |
| Bopche et al. | Evaluation of contribution of thermal radiation in transferring decay heat to the moderator, in case of 18 rod bundle facility, simulating advanced nuclear reactors | |
| Nie et al. | Investigation of the Fuel Element Damage Monitoring Technology in HTGRs and PWRs | |
| JP2010048752A (ja) | 放射線監視装置 | |
| Kim et al. | Application of gamma densitometer for measurement of void fraction in liquid hydrogen moderator of HANARO cold neutron source | |
| JPH0219756Y2 (zh) | ||
| Grosz et al. | Cold neutron source at the Budapest reactor | |
| JPH08136691A (ja) | 原子炉炉心内計装装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Sheng Inventor after: Hu Yaocheng Inventor after: Wang Fanyu Inventor after: Jiang Quanxu Inventor before: Wang Sheng Inventor before: Hu Yaocheng Inventor before: Wang Fanyu Inventor before: Jiang Quanxu |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information |