CN220568943U - 腐蚀产物就地伽玛谱测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其包括探测机构、屏蔽机构、连接机构以及控制机构，该探测机构包括用于测量活化腐蚀产物沉积源项不同能量的全能峰计数率的探测器、用于测量探测器与测量管道的实际间距的测距仪、用于测量γ剂量率的γ剂量率仪，该屏蔽机构包括用于屏蔽周围环境的射线的屏蔽体以及准直器，该连接机构包括升降组件、与升降组件连接的旋转组件、与旋转组件连接的提升组件以及与提升组件连接的平移组件，屏蔽机构设于平移组件上。该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置智能化程度高，可防止工作人员在检修的过程中受到辐射的影响，且可实时测量放射性管道和设备内壁沉积的活化腐蚀产物的核素种类及其表面活度。

Description

腐蚀产物就地伽玛谱测量装置

技术领域

本实用新型涉及核电能源技术领域，尤其涉及一种腐蚀产物就地伽玛谱测量装置。

背景技术

辐射源项调查贯穿于核电厂设计、建造、运行和退役等各个阶段。在不同阶段，辐射源项调查具有不同的目标和作用。在运行阶段，辐射源项监测是评估核电厂运行状态和现场辐射水平的重要手段，为职业照射评估、源项与剂量控制提供基础数据，也为核电厂设计、运行经验反馈提供基础的源项数据；同时，在运行阶段的后期，开展较具针对性的辐射源项调查则为制定退役策略与初步方案、退役费用估计等提供重要依据。

国内外核电厂的监测数据和运行经验表明，压水堆核电厂集体剂量约80％来自于停堆大修期间，而造成这些照射的主要辐射源项是存在于管道和设备中的活化腐蚀产物，其贡献了约90％的剂量。由此，必须先分析研究活化腐蚀产物源项，了解其产生、迁移及沉积机理，以及电厂内活化腐蚀产物的源强分布，在此基础上，结合在役核电机组特性，方能制定切实可行的降低集体剂量的各项具体措施，实现降低集体剂量的目标。

近年来，为进一步降低集体剂量，国内外核电厂启动了一系列的活化腐蚀产物源项降低工作，由于活化腐蚀产物源强形成机理极其复杂，影响因素众多，目前世界范围内现有的计算分析程序均无法准确分析计算活化腐蚀产物源项，对于活化腐蚀产物源项一般采用同类型核电站实测数据分析得出。

核电厂管道活化腐蚀产物沉积源项的无损就地测量，通常使用高纯锗γ谱仪。高纯锗γ谱仪主要由HPGe探测器、准直器、数字化多道谱仪、电制冷、充电电池和测量分析软件等构成，可以是便携式高纯锗γ谱仪或者就地用支架固定的高纯锗γ谱仪。

现有技术主要存在以下问题：

1.便携式高纯锗γ谱仪便于携带，但其没有设置支架，无法直接固定在放射性管道旁进行测量，需要工作人员现场操作或者搭设支架进行测量，无法远程控制和操作，增加工作人员的工作量，在较高辐射环境下可能增加工作人员不必要的辐射照射；

2.带支架的高纯锗γ谱仪，重量较重，尺寸较大，不便于工作人员携带，现场可达性较差；

3.核电厂高纯锗γ谱仪大部分未针对被测管道做效率刻度，测量结果只能给出管道内壁沉积核素的类型及其计数率，无法给出核素的活度，不便于现场的使用，运行维护成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种腐蚀产物就地伽玛谱测量装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其包括：探测机构、屏蔽机构、连接机构以及控制机构；

所述探测机构包括用于测量活化腐蚀产物沉积源项不同能量的全能峰计数率的探测器、用于测量所述探测器与测量管道的实际间距的测距仪、用于测量γ剂量率的γ剂量率仪；

所述屏蔽机构包括用于屏蔽周围环境的射线的屏蔽体以及准直器，所述探测器设于所述屏蔽体上，所述准直器与所述屏蔽体分开相对设置；

所述连接机构包括升降组件、与所述升降组件连接的旋转组件、与所述旋转组件连接的提升组件以及与所述提升组件连接的平移组件，所述屏蔽机构设于所述平移组件上；

所述控制机构与所述探测机构、所述屏蔽机构以及所述连接机构均通讯连接，所述控制机构用于接收来自所述探测机构采集的信息并控制所述屏蔽机构以及所述连接机构的运动；

所述腐蚀产物就地伽玛谱测量装置还包括图像采集器，所述图像采集器包括旋转云台、与所述旋转云台连接的俯仰平台以及设于所述俯仰平台上的摄像头。

在一些实施例中，所述连接机构还包括与所述升降组件连接的固定架组件，所述固定架组件包括有固定板、与所述固定板连接的支撑架；

所述支撑架上设有托盘，且所述支撑架上连接有导轮。

在一些实施例中，所述升降组件包括与所述固定板垂直设置的升降模组、与所述升降模组可移动连接的升降定位架以及用于驱动所述升降模组运动的升降电机；

所述旋转组件包括与所述升降定位架连接的旋转定位架、与旋转定位架连接的旋转模组以及与所述旋转模组驱动连接的旋转电机。

在一些实施例中，所述提升组件包括设于所述旋转定位架上的提升平台；

所述平移组件包括设于所述提升平台上的平移模组、设于所述平移模组上端的平移定位架以及与所述平移模组驱动连接的平移电机。

在一些实施例中，所述升降模组上设有位移传感器，所述旋转模组上设有角度传感器，所述平移模组上设有距离传感器。

在一些实施例中，所述屏蔽机构包括开合组件，所述开合组件包括设于所述平移定位架上的垫块、设于所述垫块上的导轨、与所述导轨可移动连接的开合支架、与所述开合支架连接的开合模组以及与所述开合模组驱动连接的开合电机。

在一些实施例中，所述准直器包括两个与所述开合支架连接的屏蔽开合件，所述两个屏蔽开合件可相对移动，所述两个屏蔽开合件之间形成狭缝，所述控制机构控制两个所述屏蔽开合件运动，以控制所述狭缝的大小。

在一些实施例中，所述探测机构还包括多道谱仪，所述多道谱仪通过导线与所述探测器连接。

在一些实施例中，所述探测器为CZT探测器，所述γ剂量率仪为GM探测器，所述测距仪为激光测距仪，所述多道谱仪为数字化多道谱仪。

在一些实施例中，所述控制机构包括与所述支撑架连接的电控箱、与所述支撑架连接的工控机以及移动计算机；

所述电控箱中设有电路板、电源以及电气元件，所述工控机中设有调节器以及显示器。

实施本实用新型具有以下有益效果：该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的探测机构和屏蔽机构可由定位机构带动移动，保证了现场检修的灵活性，且智能化程度高，可防止工作人员在检修的过程中受到辐射的影响，且可实时测量放射性管道和设备内壁沉积的活化腐蚀产物的核素种类及其表面活度，满足核电厂各种辐射环境条件下腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的实际需求，同时可以对现场状态进行拍照取证。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，应当理解地，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他相关的附图。附图中：

图1是本实用新型一些实施例中的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型一些实施例中的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的侧视结构示意图；

图3是图2中的连接机构、屏蔽机构以及图像采集器的结构放大示意图；

图4是本实用新型一些实施例中的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的主视结构示意图；

图5是图4中屏蔽机构以及图像采集器的放大示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1至图5，本实用新型公开一种腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其包括探测机构1、屏蔽机构2、连接机构3以及控制机构4，该探测机构1包括探测器11、测距仪12以及γ剂量率仪13。该控制机构4与探测机构1、屏蔽机构2以及连接机构3均通讯连接，控制机构4用于接收来自探测机构1采集的信息并控制屏蔽机构2以及连接机构3的运动。

其中，该探测器11用于测量活化腐蚀产物沉积源项不同能量的全能峰计数率，该探测器11优选为CZT探测器，其漏电的电流小，探测效率高，对湿度不敏感，体积小，在室温下对X射线、γ射线能量分辨率好，能量探测范围在10keV～6MeV，无极化现象，适合探测能量10～500keV的光子，同时又可在室温下很好地工作，且CZT探测器的能量分辨率间于高纯锗探测器11和NaI探测器11之间，能识别出主要的沉积核素，CZT探测器体积小，便携性能好，适合于狭小空间、复杂场所的源项测量。

该测距仪12用于测量所述探测器11与测量管道的实际间距，该测距仪12与探测器11平行设置，其可优选为激光测距仪，也为工业级测距传感器。在其他一些实施例中，该测距仪12也可为红外测距仪。该γ剂量率仪13用于测量其所在位置的γ剂量率，该γ剂量率仪13优选为GM探测器。

该探测机构1还可包括多道谱仪，多道谱仪通过导线与探测器11连接。该多道谱仪用于进行γ放射性核素分析，其动态范围大、数据读出速度快、精度高。该多道谱仪优选为数字化多道谱仪。

如图2所示，该连接机构3包括升降组件31、与升降组件31连接的旋转组件32、与旋转组件32连接的提升组件33以及与提升组件33连接的平移组件34，该屏蔽机构2设于平移组件34上，该连接机构3的设置能保证该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置能够适应对现场测量环境不同位置目标管道和设备的有效测量。

具体地，该连接机构3还包括与升降组件31连接的固定架组件35，固定架组件35包括有固定板351、与固定板351连接的支撑架352，该固定板351作为该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的底座，该支撑架352与该固定板351垂直设置，该支撑架352与该固定板351可通过焊接连接在一起，也可通过紧固件连接在一起。其中，该支撑架352上设有托盘353，该托盘353可用于临时摆放工具和其他物品，且该托盘353可折叠。

该支撑架352上还连接有导轮354，该导轮354的设置使得该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置具有可移动性，用于保证该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置能够适应对现场测量环境不同位置目标管道和设备的有效测量，能够实现平整地面上以及普通门槛条件下，普通成人即可推动满装配的装置移动进一步提高了该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的利用率。

该升降组件31包括与固定板351垂直设置的升降模组311、与升降模组311可移动连接的升降定位架312以及用于驱动升降模组311运动的升降电机313，该升降组件31可用于探测机构1以及屏蔽机构2的升降，可在500mm范围内升降，调节精度不超过1mm。

该旋转组件32包括与升降定位架312连接的旋转定位架321、与旋转定位架321连接的旋转模组322以及与旋转模组322驱动连接的旋转电机323，在本实施例中，该旋转组件32的旋转角度为±35°。

该提升组件33包括设于旋转定位架321上的提升平台331，该提升平台331使得探测器11能进行对位置高度相对较高的管道和设备的测量，该提升平台331可为液压提升平台或者电动提升平台。

其中，该平移组件34包括设于提升平台331上的平移模组341、设于平移模组341上端的平移定位架342以及与平移模组341驱动连接的平移电机343，该平移组件34可在100mm范围内调节。在本实施例中，该测距仪12设于平移定位架342上，该γ剂量率仪13设于旋转模组322上。

该探测器11和屏蔽机构2均安装在平移组件34上，该升降组件31、旋转组件32、提升组件33以及平移组件34的设置，可实现探测器11和屏蔽结构的升降、平移和旋转，大幅提升了该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的灵活性，提高了工作效率，且操作过程中不需要工作人员进入测量范围工作，可防止工作人员在检修的过程中受到辐射的影响，且增大了应用范围和场景。

其中，升降模组311上设有位移传感器以用于测量升降模组311对于平移定位架342的提升高度，旋转模组322上设有角度传感器以测量平移定位架342的旋转角度，该平移模组341上设有距离传感器以测量平移定位架342的平移距离。

该屏蔽机构2用于避免探测器11受到外部射线干扰，其可包括用于屏蔽周围环境的射线的屏蔽体21以及准直器22，该探测器11设于屏蔽体21上。具体地，该探测器11可安装在屏蔽体21的中心孔中，该屏蔽机构2安装于该探测器11和被探测管路之间，能实现来自4π方向除被探测管路的目标射线方向外的射线干扰屏蔽，该屏蔽体21的形状优选为圆环，该准直器22与屏蔽体21分开相对设置。

如图4和图5所示，该屏蔽机构2包括开合组件23，开合组件23包括设于平移定位架342上的垫块231、设于垫块231上的导轨232、与导轨232可移动连接的开合支架233、与开合支架233连接的开合模组234以及与开合模组234驱动连接的开合电机235。该开合支架233的数量可为两个，其相对设于该导轨232的两侧，该开合模组234连接于该两个开合支架233之间。

如图5所示，该准直器22包括两个与开合支架233连接的屏蔽开合件221，两个屏蔽开合件221可相对移动，该两个屏蔽开合件221可为两个犬齿结构的长方体开合块，其设于屏蔽体21朝向被探测管路的一侧上，该两个屏蔽开合件221可相互咬合，且两个屏蔽开合件221之间形成狭缝222，控制机构4可通过控制开合模组234的运动从而控制两个屏蔽开合件221运动，以控制狭缝222的大小，从而控制管路上特定管长内的射线进入探测器11的能力。在其他一些实施例中，该两个屏蔽开合件221也可固定设置，不调节狭缝222的大小，需要进行测量时，使得探测器11中心位置对准管路中心。

其中，该准直器22为可拆卸式结构，该准直器22和屏蔽体21均具备与探测器11和探测器11主机进行装配连接的接口，能够稳固装配，在连接机构3移动时能保持位置的稳定。

在其他一些实施例中，该屏蔽机构2还可为屏蔽板，该屏蔽板可替换该开合组件23，该屏蔽板设于准直器22前端以用于对射线其部分屏蔽，该屏蔽板可为使用铅材质制成的屏蔽结构，其可适用于更大剂量率范围的测量。

如图3和图5所示，该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置还可包括图像采集器5，图像采集器5包括旋转云台51、与旋转云台51连接的俯仰平台52以及设于俯仰平台52上的摄像头53。具体地，该旋转云台51用于带动摄像头53进行360度旋转，使得摄像头53在工作过程中根据实际需求进行转动，便于在最佳角度进行工作，该俯仰平台52用于带动摄像头53进行上仰和下俯，这样可以让操作者尽量观测到上方工具的状态和周围状态。该旋转云台51和俯仰平台52相互配合，使得摄像头53对整体环境进行观察，帮助操作者对该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置判定周围环境，提高了工作效率和判断准确性。

如图1所示，控制机构4包括与支撑架352连接的电控箱41、与支撑架352连接的工控机42以及移动计算机，该电控箱41中设有电路板、电源以及电气元件，工控机42中设有调节器以及显示器。具体地，该电控箱41可为电气控制箱，其内部封装集成控制电路，可用于控制探测机构1的测量开启，连接机构3以及屏蔽机构2的运动，且为该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置中的各类用电装置提供电源，该电源安装在电控箱41内部，保证用电装置在无外接电源条件下也能连续工作。

该工控机42装载在连接机构3上用于实现测量人员在现场对于腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的就地控制、腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的运行状态显示、以及视频监测、剂量率监测、测距等功能，作为远程控制的简化版，与远程数据处理移动计算机同步，可实现部分参数调节功能，如开始测量、停止测量、准直狭缝222控制、升降、平移运动等；可在现场实现探测器11距地面高度的精准调节与显示，数据可传输至远端移动计算机的存储及显示。进一步地，该移动计算机上安装控制分析软件，用于工作人员在远程对于腐蚀产物就地伽玛谱测量装置进行控制和参数设置，完成测量数据分析计算，并储存和显示相关数据，该工控机42安装的控制分析软件与移动计算机上安装的控制分析软件相同。

可以理解地，该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置具有以下有益效果：

1.该腐蚀产物就地伽玛谱测量装置能实时测量放射性管道和设备内壁沉积的活化腐蚀产物的核素种类及其表面活度；

2.设置该连接机构3便于工作人员使用，保证活化腐蚀产物沉积源项测量系统能够适应对现场测量环境不同位置目标管道和设备的有效测量，能够实现平整地面上以及普通门槛条件下，普通成人即可推动满装配的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置移动。在选定测量位置后，腐蚀产物就地伽玛谱测量装置可稳定地水平停放在平整地面上；

3.在移动计算机通过控制分析软件远程控制整套腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的测量以及测量数据的收集、分析和储存，避免工作人员就地操作受到不必要的辐射照射；

4.配置不同尺寸的探测器11，可根据测量位置具体剂量率水平，选用适用的探测器11，满足核电厂各种辐射环境条件下腐蚀产物就地伽玛谱测量装置的实际需求；

5.探测器11配置配套的准直器22，可降低周围环境射线干扰、并约束有效探测区域，可根据测量对象调整准直器22的狭缝222大小；

6.采用高分辨率的图像采集器5，方便远程查看装置测量场景，同时可以对现场状态进行拍照取证；

7.采用测距仪12测量探测器11与被测管道的实际间距，实现测量位置的精确控制，保证测量结果的准确度。

可以理解地，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其特征在于，包括：探测机构(1)、屏蔽机构(2)、连接机构(3)以及控制机构(4)；

所述探测机构(1)包括用于测量活化腐蚀产物沉积源项不同能量的全能峰计数率的探测器(11)、用于测量所述探测器(11)与测量管道的实际间距的测距仪(12)、用于测量γ剂量率的γ剂量率仪(13)；

所述屏蔽机构(2)包括用于屏蔽周围环境的射线的屏蔽体(21)以及准直器(22)，所述探测器(11)设于所述屏蔽体(21)上，所述准直器(22)与所述屏蔽体(21)分开相对设置；所述探测器(11)安装在所述屏蔽体(21)的中心孔中，所述屏蔽机构(2)安装在所述探测器(11)与被探测管路之间；

所述连接机构(3)包括升降组件(31)、与所述升降组件(31)连接的旋转组件(32)、与所述旋转组件(32)连接的提升组件(33)以及与所述提升组件(33)连接的平移组件(34)，所述屏蔽机构(2)设于所述平移组件(34)上；

所述控制机构(4)与所述探测机构(1)、所述屏蔽机构(2)以及所述连接机构(3)均通讯连接，所述控制机构(4)用于接收来自所述探测机构(1)采集的信息并控制所述屏蔽机构(2)以及所述连接机构(3)的运动；

所述腐蚀产物就地伽玛谱测量装置还包括图像采集器(5)，所述图像采集器(5)包括旋转云台(51)、与所述旋转云台(51)连接的俯仰平台(52)以及设于所述俯仰平台(52)上的摄像头(53)；

所述连接机构(3)还包括与所述升降组件(31)连接的固定架组件(35)，所述固定架组件(35)包括有固定板(351)、与所述固定板(351)连接的支撑架(352)；

所述升降组件(31)包括与所述固定板(351)垂直设置的升降模组(311)、与所述升降模组(311)可移动连接的升降定位架(312)以及用于驱动升降模组(311)运动的升降电机(313)；

所述旋转组件(32)包括与所述升降定位架(312)连接的旋转定位架(321)、与旋转定位架(321)连接的旋转模组(322)以及与所述旋转模组(322)驱动连接的旋转电机(323)；

所述提升组件(33)包括设于所述旋转定位架(321)上的提升平台(331)；

所述平移组件(34)包括设于所述提升平台(331)上的平移模组(341)、设于所述平移模组(341)上端的平移定位架(342)以及与所述平移模组(341)驱动连接的平移电机(343)；

所述升降模组(311)上设有位移传感器，所述旋转模组(322)上设有角度传感器，所述平移模组(341)上设有距离传感器。

2.根据权利要求1所述的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其特征在于，所述支撑架(352)上设有托盘(353)，且所述支撑架(352)上连接有导轮(354)。

3.根据权利要求1所述的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其特征在于，所述屏蔽机构(2)包括开合组件(23)，所述开合组件(23)包括设于所述平移定位架(342)上的垫块(231)、设于所述垫块(231)上的导轨(232)、与所述导轨(232)可移动连接的开合支架(233)、与所述开合支架(233)连接的开合模组(234)以及与所述开合模组(234)驱动连接的开合电机(235)。

4.根据权利要求3所述的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其特征在于，所述准直器(22)包括两个与所述开合支架(233)连接的屏蔽开合件(221)，所述两个屏蔽开合件(221)可相对移动，所述两个屏蔽开合件(221)之间形成狭缝(222)，所述控制机构(4)控制两个所述屏蔽开合件(221)运动，以控制所述狭缝(222)的大小。

5.根据权利要求1所述的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其特征在于，所述探测机构(1)还包括多道谱仪，所述多道谱仪通过导线与所述探测器(11)连接。

6.根据权利要求5所述的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其特征在于，所述探测器(11)为CZT探测器，所述γ剂量率仪(13)为GM探测器，所述测距仪(12)为激光测距仪，所述多道谱仪为数字化多道谱仪。

7.根据权利要求1所述的腐蚀产物就地伽玛谱测量装置，其特征在于，所述控制机构(4)包括与所述支撑架(352)连接的电控箱(41)、与所述支撑架(352)连接的工控机(42)以及移动计算机；

所述电控箱(41)中设有电路板、电源以及电气元件，所述工控机(42)中设有调节器以及显示器。