亚洲成年人黄色一级片,日本香港三级亚洲三级,黄色成人小视频,国产青草视频,国产一区二区久久精品,91在线免费公开视频,成年轻人网站色直接看

一種中子測量含鈾液體中鈾含量的方法及其實現(xiàn)裝置與流程

文檔序號:11652876閱讀:348來源:國知局
一種中子測量含鈾液體中鈾含量的方法及其實現(xiàn)裝置與流程
本發(fā)明涉及核探測/核分析
技術(shù)領(lǐng)域
,具體涉及一種中子測量含鈾液體中鈾含量的方法及其實現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)
:燃料元件研制、乏燃料后處理是核工業(yè)體系中非常重要的環(huán)節(jié),是核燃料循環(huán)的核心工作。其中,鈾化工轉(zhuǎn)化是燃料微球研制的關(guān)鍵環(huán)節(jié),為燃料單板制造提供芯體必備的燃料相,直接影響燃料元件研制的工程進度,也與核材料的閉合衡算問題相關(guān)。乏燃料后處理是核工業(yè)體系的最后環(huán)節(jié),直接決定了核工程的安全性。在鈾化工轉(zhuǎn)化的工藝轉(zhuǎn)化過程中,大量含鈾管道中含鈾溶液鈾濃度值是研制和生產(chǎn)必須的數(shù)據(jù),直接關(guān)系工藝的核臨界安全問題。傳統(tǒng)的方式是采取工藝點位取樣,然后進行實驗室分析的模式,傳統(tǒng)的方式存在分析流程長、操作繁瑣、穩(wěn)定性和精度不夠等不足和缺點,這在中試規(guī)模、甚至批量化生產(chǎn)中時不能滿足核安全監(jiān)控的需求,急需建立一種在線檢測方法、開發(fā)相應(yīng)的在線檢測系統(tǒng),實現(xiàn)核臨界安全的在線測量。技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有檢測方式存在分析流程長、操作繁瑣,不能進行核臨界安全在線監(jiān)測的問題,目的在于提供一種中子測量含鈾液體中鈾含量的方法及其實現(xiàn)裝置,解決了核臨界安全在線監(jiān)測和核材料物料衡算問題,能夠?qū)崿F(xiàn)含鈾液體中鈾濃度的實時、在線測量。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種中子測量含鈾液體中鈾含量的方法的實現(xiàn)裝置,包括采用中子源放射的中子穿透管道壁,然后使中子與管道內(nèi)的含鈾液體發(fā)生裂變反應(yīng),通過中子探測器測量出管道內(nèi)的中子計數(shù)率n測,依據(jù)計算模型n測=φ熱σfnuty,計算出管道內(nèi)的鈾含量nu;其中,φ熱為管道內(nèi)平均中子注量率;σf為微觀截面,微觀截面屬于反應(yīng)堆物理領(lǐng)域?qū)I(yè)術(shù)語,表示一個中子和一個靶核發(fā)生反應(yīng)的幾率,單位為靶,1靶=10-24cm2;t為測量時間;y為每次裂變平均釋放中子數(shù)?,F(xiàn)有技術(shù)中含鈾溶液鈾濃度值是采用傳統(tǒng)的方式獲得,傳統(tǒng)的方式是采取工藝點位取樣,然后進行實驗室分析的模式,該模式存在分析流程長、操作繁瑣、穩(wěn)定性和精度不夠等不足和缺點,尤其是無法實現(xiàn)實時在線檢測,導(dǎo)致在中試規(guī)模、甚至批量化生產(chǎn)中時不能滿足核安全監(jiān)控的需求。本發(fā)明通過核材料物料衡算的方式建立了本發(fā)明的計算模型,通過該計算模型,并通過檢測管道內(nèi)的中子計數(shù)率n測即可實時計算出管道內(nèi)的鈾含量nu,因而能有效達到實時在線檢測的目的,在中試規(guī)模、甚至批量化生產(chǎn)中時能滿足核安全監(jiān)控的需求。并且本發(fā)明的建立不僅僅能有效實時檢測出管道內(nèi)的鈾含量nu,解決了傳統(tǒng)模式存在的分析流程長、操作繁瑣的問題,并且通過實施例的表1和表2可知,本發(fā)明的方法還具有穩(wěn)定性高、檢測精度滿足需求的優(yōu)點,效果十分顯著。進一步,為了使檢測精度更好,所述管道內(nèi)平均中子注量率φ熱的計算方法如下:(1)在管道內(nèi)中分別注入不同鈾含量的含鈾液體,通過中子探測器測定相應(yīng)濃度下的n測,(2)依據(jù)計算模型n測=φ熱σfnuty,計算出不同鈾含量相對應(yīng)的φ熱,(3)對不同鈾含量相對應(yīng)的φ熱進行最小二乘法擬合,擬合得到的曲線斜率即為φ熱。優(yōu)選地,所述步驟(1)中含鈾液體的不同鈾含量為100mg/l、500mg/l、1000mg/l、2000mg/l、5000mg/l。本發(fā)明中的計算模型適用于所有與含鈾液體發(fā)生裂變反應(yīng)的中子源,尤其適用于241am-be中子源與235u含鈾液體中。其中,所述241am-be中子源的中子通量為105n/s,每次裂變平均釋放中子數(shù)y為2.43,該235u的微觀截面σf為680.9靶。一種中子測量含鈾液體中鈾含量的方法的實現(xiàn)裝置,包括安裝在含鈾液體管道上的中子源,設(shè)置在含鈾液體管道上的中子探測器,與中子探測器連接且依據(jù)計算模型n測=φ熱σfnuty,計算出管道內(nèi)的鈾含量nu的信號處理裝置,其中,n測為中子探測器檢測到的中子計數(shù)率,φ熱為管道內(nèi)平均中子注量率,σf為微觀截面,t為測量時間,y為每次裂變平均釋放中子數(shù)。進一步,本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的信號處理裝置的結(jié)構(gòu),所述信號處理裝置包括順次連接的前置放大器、放大器、甄別計數(shù)器、數(shù)據(jù)處理終端;所述前置放大器與中子探測器連接,該前置放大器上還連接為信號處理裝置提供能源的電源。本發(fā)明中,前置放大器可選用canberra2022型號的譜放大器模塊或卓立漢光zps-24均可;放大器與前置放大器匹配即可;甄別計數(shù)器可選用西門子plc(s7-200)高速計數(shù)器hc4或hc5;數(shù)據(jù)處理終端可選用數(shù)據(jù)處理軟件(tracerlab-spectrum-software)完成。為了達到更好地檢測精度,所述信號處理裝置外還設(shè)置有用于屏蔽的電子學線路屏蔽體。所述中子源通過中子源屏蔽體安裝在含鈾液體管道上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下的優(yōu)點和有益效果:1、本發(fā)明實現(xiàn)了管道內(nèi)液體鈾含量的定量檢測,并且實現(xiàn)了含鈾液體中鈾濃度的實時、在線測量,同時,本發(fā)明無需對工藝管道做任何改動,完全實現(xiàn)了無損檢測,本發(fā)明更加環(huán)保、安全;2、本發(fā)明的中子源的中子穿透能力較強,因而基本不受管道的吸收影響,使得測量效率和精度都大大提高,使本發(fā)明的響應(yīng)更快、分析精度更高、測量時間更短;3、本發(fā)明的檢測穩(wěn)定性和精度均能達到需求,因而在中試規(guī)模、甚至批量化生產(chǎn)中能滿足核安全監(jiān)控的需求。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解,構(gòu)成本申請的一部分,并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中:圖1為本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中信號處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標記及對應(yīng)的零部件名稱:1-中子源,2-中子源屏蔽體,3-中子探測器,4-電源,5-前置放大器,6-放大器,7-甄別計數(shù)器,8-數(shù)據(jù)處理終端,9-電子學線路屏蔽體,10-管道。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白,下面結(jié)合實施例和附圖,對本發(fā)明作進一步的詳細說明,本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明,并不作為對本發(fā)明的限定。實施例1一種中子測量含鈾液體中鈾含量的方法,包括:通過241am-be中子源(中子平均能量5.0mev)放射的中子,穿透管道壁后與管道內(nèi)的含鈾液體發(fā)生裂變反應(yīng),通過中子探測器測量出管道內(nèi)的中子計數(shù)率n測,依據(jù)計算模型n測=φ熱σfnu-235ty,計算出管道內(nèi)的鈾含量nu-235。本發(fā)明中φ熱為管道內(nèi)平均中子注量率,該管道內(nèi)平均中子注量率φ熱的計算方法如下:(1)在管道內(nèi)中分別注入100mg/l、500mg/l、1000mg/l、2000mg/l、5000mg/l不同鈾含量的含鈾液體,通過中子探測器測定相應(yīng)濃度下的n測,(2)依據(jù)計算模型n測=φ熱σfnuty,計算出不同鈾含量相對應(yīng)的φ熱,(3)對步驟(2)計算得到的于不同鈾含量相對應(yīng)的φ熱進行最小二乘法擬合,擬合得到的曲線斜率即為φ熱。本實施例中由于中子源為241am-be中子源,因而本實施例中該中子通量為105n/s,每次裂變平均釋放中子數(shù)y為2.43。又由于測量的含鈾液體中的鈾為235u,因而235u的微觀截面σf為680.9靶。本實施例中管道的規(guī)格為:牌號316l(00cr17ni14mo2),內(nèi)徑20mm,壁厚2mm,長度600mm。本實施例采用上述計算模型對管道內(nèi)含鈾液體中235u進行了定量分析。首先,分別對235u富集度為50%,理論鈾濃度(g/l)為0.2、0.5、1、2、10、20g/l的含鈾液體進行定量分析,檢測出鈾含量nu-235(g/l),分析結(jié)果如表1所示。表1試驗序號電位滴定分析鈾含量nu-235相對誤差(%)10.1980.2127.0720.5010.5417.9831.0020.9515.0942.0151.8567.8959.98210.4534.72619.96920.9965.14其次,分別對235u富集度為60%,理論鈾濃度(g/l)為0.2、0.5、1、2、10、20g/l的含鈾液體進行定量分析,檢測出鈾含量nu-235(g/l),分析結(jié)果如表2所示。表2試驗序號電位滴定分析鈾含量nu-235相對誤差(%)10.1980.2169.0920.5010.5315.9931.0020.9822.0042.0151.9025.6159.98210.4294.48619.96919.2593.56通過表1和表2的檢測結(jié)果可知,本發(fā)明的方法能有效實時、快速的檢測出管道內(nèi)的含鈾液體的鈾含量,且檢測結(jié)果的相對誤差小于10%,檢測結(jié)果準確、穩(wěn)定,符合在線檢測的精度需求,實現(xiàn)核燃料分離、提純、化工、乏燃料后處理等領(lǐng)域中含鈾液體實時、在線測量。實施例2本實施例提供了一種中子測量含鈾液體中鈾含量的方法的實現(xiàn)裝置,具體設(shè)置如圖1所示,包括安裝在含鈾液體管道10上的中子源1,設(shè)置在含鈾液體管道10上的中子探測器3,與中子探測器3連接且依據(jù)計算模型n測=φ熱σfnuty,計算出管道內(nèi)的鈾含量nu的信號處理裝置,其中,n測為中子探測器3檢測到的中子計數(shù)率,φ熱為管道內(nèi)平均中子注量率,σf為微觀截面,t為測量時間,y為每次裂變平均釋放中子數(shù)。本發(fā)明在檢測時,可直接在被監(jiān)測的管道(點位)上布置中子源1、中子探測器3和信號處理裝置,即可實現(xiàn)管道內(nèi)液體鈾含量的定量檢測,該方式不對管道做任何改動,完全實現(xiàn)無損檢測,本發(fā)明的方法和裝置環(huán)保且安全。實施例3本實施例與實施例2的區(qū)別僅僅在于,本實施例提供了一種信號處理裝置的具體結(jié)構(gòu),如圖2所示;同時,本實施例還在實施例2的基礎(chǔ)上增加了電子學線路屏蔽體9和中子源屏蔽體2,如圖1所示。本實施例中,信號處理裝置包括順次連接的前置放大器5、放大器6、甄別計數(shù)器7、數(shù)據(jù)處理終端8;所述前置放大器5與中子探測器3連接,該前置放大器5上還連接為信號處理裝置提供能源的電源4,如圖2所示。本實施例中前置放大器選用canberra2022型號的譜放大器模塊;放大器與前置放大器匹配,甄別計數(shù)器可選用西門子plc(s7-200)高速計數(shù)器hc4;數(shù)據(jù)處理終端選用數(shù)據(jù)處理軟件(tracerlab-spectrum-software)完成。本實施例中中子探測器3采用he3中子陣列探測器,其采集端呈環(huán)形環(huán)繞包裹在管道10上,如圖1所示。本實施例中信號處理裝置外還設(shè)置有用于屏蔽的電子學線路屏蔽體9。所述中子源1通過中子源屏蔽體2安裝在含鈾液體管道10上,本實施例中該中子源屏蔽體2不僅僅能作為屏蔽的作用,而還能有效使發(fā)射出的中子達到準直的目的。本實施例的具體工作過程為:第一步,在核燃料分離、提純、化工、乏燃料后處理工藝中,工藝正常生產(chǎn)時,含鈾液體在管道10中流通、傳遞。第二步,241am-be中子源經(jīng)中子源屏蔽體2穿透管道壁,與管道內(nèi)液體中的235u作用,發(fā)生裂變反應(yīng)后釋放裂變中子,中子被he3中子陣列探測器所獲取,通過電源4、前置放大器5、放大器6、甄別計數(shù)器7、數(shù)據(jù)處理終端8采集中子計數(shù)率n測。第三步,根據(jù)計算模型n測=φ熱σfnuty,即可計算出管道內(nèi)235u核素的含量。以上所述的具體實施方式,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已,并不用于限定本發(fā)明的保護范圍,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12
當前第1頁1 2 
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1