專利名稱:燃料破損緩發(fā)中子探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于中子探測技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種探測燃料元件破損用的緩發(fā)中子探測裝置。
背景技術(shù)：
無論壓水堆還是快中子增值堆，燃料元件破損的探測都是一個(gè)備受關(guān)注的問題。 通常，壓水堆燃料元件破損探測使用的是囁吸檢測法，即檢測燃料組件的嚴(yán)密性，其原理是通過隔離被檢測的燃料組件，提高燃料的內(nèi)壓(加熱)或降低燃料的外壓，加快裂變產(chǎn)物經(jīng)破損燃料的包殼向外釋放，以探測裂變產(chǎn)物是否存在。另外，中國專利200610087597. 3公開了另一種破損燃料定位檢測方法，即實(shí)時(shí)監(jiān)測卸料池間的伽瑪劑量變化趨勢，判斷是否符合特征曲線，符合特征曲線，則表明破損燃料已發(fā)生破損。中國專利85105572也公開了一種識(shí)別破損的反應(yīng)堆元件的方法，該方法是把固體標(biāo)記材料放到反應(yīng)堆元件內(nèi)部，特別是燃料元件內(nèi)部，在中子的照射下，標(biāo)記材料能產(chǎn)生穩(wěn)定的、可探測、可識(shí)別和可測量的同位素氣體。這些燃料元件破損檢測方法操作比較復(fù)雜，所需的設(shè)備較多。
利用緩發(fā)中子探測燃料元件是否破損的方法已用在壓水堆中，該方法是將一回路的水引出，通過探測水中裂變產(chǎn)物的總Y以檢測元件是否破損。但該方法不能用于鈉冷快堆，因?yàn)閷⒁换芈返拟c引出的風(fēng)險(xiǎn)極大。

發(fā)明內(nèi)容
(一)發(fā)明目的
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種比較簡單實(shí)用的燃料元件破損的探測裝置。
( 二 )技術(shù)方案
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案。
一種燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，包括探測站、探測器、放大器和成形器、處理器、 顯示與報(bào)警終端等幾部分，各部分之間通過電纜連接。關(guān)鍵在于，探測站為長方形，在長方形外殼的中間放置中子探測器及探測器導(dǎo)管，圍繞探測器導(dǎo)管設(shè)有針對(duì)緩發(fā)中子的慢化層，探測站內(nèi)側(cè)設(shè)有阻擋Y射線的板狀鉛屏蔽。為了消減本底中子的干擾，除了朝向反應(yīng)堆堆芯的內(nèi)側(cè)外，在的長方形外殼的上、下、前、后及外側(cè)都設(shè)有針對(duì)本底中子的板狀慢化層及吸收層。
為了增加探測裝置的可靠性，每個(gè)探測站內(nèi)安裝2個(gè)中子探測器。
另外，為了保證裝置完好可靠，在中子探測器導(dǎo)管附件設(shè)有檢驗(yàn)中子源導(dǎo)管，必要時(shí)將中子源從中子源導(dǎo)管吊入，檢驗(yàn)探測裝置是否工作正常。
(三)發(fā)明效果
本發(fā)明通過探測反應(yīng)堆一回路冷卻劑鈉中釋放的緩發(fā)中子的相對(duì)注量率，來判斷燃料裸露破損的嚴(yán)重程度，以保證反應(yīng)堆安全。裝置內(nèi)的鉛屏蔽、慢化層及吸收層都采用板狀，可疊放改變厚度，插拔方便，便于安裝和拆換。同時(shí)避免了將鈉引出所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)因此。


圖1燃料破損緩發(fā)中子探測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2圖1中A-A處的剖示圖。
圖中，la、內(nèi)側(cè)鉛屏蔽層；lb、內(nèi)側(cè)鉛屏蔽層；lc、內(nèi)側(cè)鉛屏蔽層；Id、內(nèi)側(cè)鉛屏蔽層；2、BF3正比計(jì)數(shù)管；3、中子探測器導(dǎo)管；4、放大器和成形器；5、處理器；6、顯示與報(bào)警終端；7、中子源導(dǎo)管；8、探測器頂蓋；9、上部鉛屏蔽層；10、屏蔽慢化層；11、含硼屏蔽吸收層； 12、鎘屏蔽吸收層；13、外側(cè)鉛屏蔽層；14、緩發(fā)中子慢化層；15、下部鉛屏蔽層；16、內(nèi)部支撐板；17、外殼。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。
如圖1所示，一種用于鈉冷快堆燃料元件破損探測的探測裝置，通過探測反應(yīng)堆一回路冷卻劑鈉中緩發(fā)中子的相對(duì)注量率，來判斷燃料元件裸露破損的嚴(yán)重程度，以保證反應(yīng)堆安全。緩發(fā)中子探測裝置安裝在與主熱交換器相對(duì)的堆容器的外面，探測由主熱交換器中釋放出來的緩發(fā)中子，即一回路鈉釋放出的緩發(fā)中子。。
該裝置包括探測站、探測器、放大器和成形器4、處理器5、顯示與報(bào)警終端6等幾部分，各部分之間通過電纜連接。為保證在事故狀態(tài)下，該探測站不會(huì)因溫度過高引起聚乙烯坍塌而失效，該探測站外部為堅(jiān)固的長方形碳鋼外殼17，外殼17頂部設(shè)置頂蓋8，外涂防銹漆，內(nèi)側(cè)面對(duì)主熱交換器。外殼17的內(nèi)側(cè)設(shè)有阻擋來自堆芯的Y射線的板狀鉛屏蔽層，本實(shí)施例使用4塊，分別是內(nèi)側(cè)鉛屏蔽層1&、113、1(3、1(1，其材料為1^-2，總厚度為50 150mm。外殼中部安裝中子探測器導(dǎo)管3，內(nèi)置中子計(jì)數(shù)管2。中子計(jì)數(shù)管2可以是BF3正比計(jì)數(shù)管，也可以是其他中子探測器，因BF3正比計(jì)數(shù)管具有較高的抗γ能力，本實(shí)施例采用 BF3正比計(jì)數(shù)管。為滿足冗余性，計(jì)數(shù)管導(dǎo)管3可以設(shè)置1 2個(gè)，本實(shí)施例設(shè)計(jì)2個(gè)，其內(nèi)各放置一支BF3正比計(jì)數(shù)管2。如圖2所示，在探測器導(dǎo)管附近設(shè)檢驗(yàn)中子源導(dǎo)管7，必要時(shí)將中子源從中子源導(dǎo)管7吊入，檢驗(yàn)探測裝置是否工作正常。為了慢化來自堆芯一側(cè)的緩發(fā)中子，探測器導(dǎo)管和中子源導(dǎo)管周圍設(shè)包有25 50mm厚的高壓聚乙烯緩發(fā)中子慢化層 14。為了消減本底中子的干擾，在外殼的前、后、外測面，依次設(shè)置板狀屏蔽慢化層10、板狀屏蔽吸收層11、12、板狀鉛屏蔽層13。本實(shí)施例的板狀屏蔽吸收層為兩層，一層是采用8 15mm厚鎘板12吸收熱中子，另一層是用20 40mm厚的含硼聚乙烯板11吸收超熱中子。 屏蔽板狀吸收層11用含硼(B)的聚乙烯彌補(bǔ)鎘對(duì)超熱中子的吸收不足，因?yàn)殒k只對(duì)熱中子有較高的的吸收截面，中子能量大于0. 5ev時(shí)鎘的吸收截面明顯不如硼，中子能量在1. 5ev 時(shí)鎘的吸收截面只有硼的1/10。板狀慢化層10采用60 IOOmm厚聚乙烯材料，本實(shí)施例采用80mm厚聚乙烯。同樣，在外殼17的上、下方依均設(shè)置板狀鉛屏蔽層、板狀吸收層、板狀慢化層，其不同之處是，在外殼17的上方，中子探測器導(dǎo)管3與中子源導(dǎo)管7穿過上部鉛屏蔽9。在外殼17的下方，為增加探測器底部支撐強(qiáng)度，在下部鉛屏蔽與下屏蔽吸收層15之間設(shè)置碳鋼支撐板16。[0019]堆坑內(nèi)溫度較高，探測器工作在堆坑內(nèi)的高溫區(qū)，工作溫度為80°C。放大器和成形器4安裝在反應(yīng)堆的上屏蔽層內(nèi)，工作溫度在50°C。處理器5、顯示與報(bào)警終端6等安裝在控制室。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，假若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求
及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，包括探測站、探測器、放大器和成形器、處理器(5)、顯示與報(bào)警終端(6)，各部分之間通過電纜連接，其特征在于探測站外部為長方體外殼(17)，在外殼(17)的中間放置中子探測器( 及中子探測器導(dǎo)管(3)，圍繞探測器導(dǎo)管⑶設(shè)有針對(duì)緩發(fā)中子的慢化層(14)，內(nèi)側(cè)設(shè)有阻擋γ射線的板狀鉛屏蔽；除了朝向反應(yīng)堆堆芯的內(nèi)側(cè)外，在長方體外殼(17)的上、下、前、后及外側(cè)都設(shè)有針對(duì)本底中子的板狀慢化層及吸收層。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，其特征在于所述的外殼(17) 頂部設(shè)置頂蓋(8)；外涂防銹漆；內(nèi)側(cè)面對(duì)主熱交換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，其特征在于所述的中子探測器導(dǎo)管⑶為1 2個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或3所述的燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，其特征在于所述的中子探測器導(dǎo)管(3)附近設(shè)檢驗(yàn)中子源導(dǎo)管(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，其特征在于所述的中子探測器⑵是BF3正比計(jì)數(shù)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，其特征在于所述的針對(duì)緩發(fā)中子的慢化層(14)為25 50mm厚的高壓聚乙烯材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，其特征在于所述的內(nèi)側(cè)設(shè)有阻擋Y射線的板狀鉛屏蔽為4塊，由外向內(nèi)依次是第一內(nèi)側(cè)鉛屏蔽層(la)、第二內(nèi)側(cè)鉛屏蔽層(lb)、第三內(nèi)側(cè)鉛屏蔽層(Ic)和第四內(nèi)側(cè)鉛屏蔽層(ld)，材料均為此-2，4塊板狀鉛屏蔽層總厚度為50 150mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，其特征在于所述的長方體外殼(17)的前、后、外側(cè)面依次設(shè)置板狀屏蔽慢化層(10)、第一板狀屏蔽吸收層(11)、第二板狀屏蔽吸收層(12)和板狀鉛屏蔽層(13)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，其特征在于所述的第一板狀屏蔽吸收層(11)為8 15mm厚鎘板，第二板狀屏蔽吸收層(12)為20 40mm厚的含硼聚乙烯板。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃料破損緩發(fā)中子探測裝置，其特征在于所述的探測器設(shè)置在堆坑內(nèi)的高溫區(qū)，放大器和成形器(4)安裝在反應(yīng)堆的上屏蔽層內(nèi)，處理器(5)、顯示與報(bào)警終端(6)安裝在控制室。你
專利摘要
本發(fā)明公開了一種探測燃料元件破損用的緩發(fā)中子探測裝置。該裝置包括探測站、探測器、放大器和成形器、處理器、顯示與報(bào)警終端等幾部分，各部分之間通過電纜連接。其中探測站為長方形，在長方形外殼的中間放置中子探測器及探測器導(dǎo)管，圍繞探測器導(dǎo)管設(shè)有針對(duì)緩發(fā)中子的慢化層，內(nèi)側(cè)設(shè)有阻擋γ射線的板狀鉛屏蔽。為了消減本底中子的干擾，除了朝向反應(yīng)堆堆芯的內(nèi)側(cè)外，在的長方形外殼的上、下、前、后及外側(cè)都設(shè)有針對(duì)本底中子的板狀慢化層及吸收層。本發(fā)明的鉛屏蔽、慢化層及吸收層都采用板狀，可疊放改變厚度，插拔方便，便于安裝和拆換。同時(shí)避免了將鈉引出所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)G21C17/04GKCN101335061SQ200810135233
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2008年8月6日
發(fā)明者劉浩杰, 劉玉璞, 徐銤, 李蔚方, 蔣廷三 申請(qǐng)人:中國原子能科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (1),