[实用新型]脉冲中子煤质取样分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用脉冲D-T中子发生器为中子源快速分析煤质的仪器，采用取样分析，属于核技术应用领域。 

背景技术

用脉冲D-T中子发生器为中子源快速分析煤质(主要包括碳、氢、氧、硫四种元素的含量以及低位热值、全水分、灰分、挥发份四种工业值)是核技术应用领域的一大研究热点。它的原理是：用脉冲D-T中子发生器发射的快热中子辐照煤炭样品，与煤炭中的原子核发射非弹性散射和辐射俘获，并释放出瞬发特征伽马射线。利用特征伽马射线的能量确定元素种类，利用特征伽马射线的总计数计算元素含量，利用元素含量计数煤炭工业值。分析方式分为在线分析和取样分析。在线分析用于指导煤炭的应用，对测量精度要求低。取样分析主要用于煤炭交易中的定价，对测量精度要求高，一般采用的几何配置为透射式(即煤箱放在中子发生器和伽马射线探测器之间)。煤层厚度以及周围物质对测量精度都有较大的影响，但是，到目前为止还没有哪个单位对它们进行过具体研究。下面以碳为例说明煤层厚度以及周围物质对测量精度的影响。 

1.煤层厚度：在中子产额和煤箱底面积一定的情况下，当煤层厚度增加时，煤层中碳元素产生的伽马射线“总和”在增加。然而，由于煤炭样品对伽马射线的作用，能够到达BGO探测器的比率(到达BGO探测器的伽马射线数与“总和”之比)在减小。因此，煤层应该有一个最佳厚度。 

2.周围物质的干扰：周围介质以及中子发生器内部都含有碳，它与中子作用产生的特征伽马射线将影响煤炭内的碳的测量精度。 

发明内容

为了克服现有的“脉冲中子煤质取样分析仪”的不足，本实用新型提供一种“脉冲中子煤质取样分析仪”，所要解决的技术问题是屏蔽周围介质产生的伽马射线以及选择最佳的煤层厚度。 

为了实现上述目标，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种“脉冲中子煤质取样分析仪”，包括脉冲D-T中子发生器，伽马射线探测系统(主要包括BGO探测器，多道卡(MCA)，主放大器和计算机)，铅室和煤箱。D-T中子发生器，BGO探测器以及煤箱都是圆柱形的，轴线重合。 

为了屏蔽中子发生器内部物质与中子作用产生的伽马射线进入煤箱和BGO探测器，D-T中子发生器和煤箱之间有8cm厚的铅，如果铅太厚，屏蔽伽马射线的效果虽然好，但进入煤箱的快中子少，不利于检测碳、氧两种元素；如果铅太薄，起不到屏蔽伽马射线的作用。 

为了完全屏蔽周围物质与中子作用产生的伽马射线进入煤箱和BGO探测器，煤箱和BGO 探测器外面有30cm厚的铅。由于“脉冲中子煤质取样分析仪”安装后不需要移动，所以仪器虽然太重，但不影响使用。 

这些铅所围成的空间就是铅室，它既可以完全屏蔽周围物质与中子作用的伽马射线进入煤箱和BGO探测器，还可以使煤箱所在区域的中子通量提高52.5％(这就意味着得到相同的伽马计数，可以节省34.4％的时间)。 

在上述条件一定的情况下，碳、氢、氧的特征伽马射线数在煤层厚度为6.3cm，11.6cm以及5.1cm时分别达到最大值。因此，煤箱的厚度在5.1cm到11.6cm之间比较事宜。煤质检测主要是检测碳和氢两种元素，通过多次试验，煤箱的厚度选择为8cm。 

总之，在“脉冲中子煤质取样分析仪”中，D-T中子发生器、圆柱形的煤箱以及BGO探测器顺序放置在铅室内，轴线重合。煤箱与D-T中子发生器间有8cm厚的铅，煤箱和BGO探测器紧密相连。其特征是：煤箱是半径为5cm，高为8cm的圆柱体；铅室是一个半径为35cm，长为108cm的圆柱体，去掉D-T中子发生器所占区域(半径为5cm，高为22cm的圆柱体)以及煤箱和BGO探测器占区域。本实用新型的有益效果是，可以快速、准确地检测煤质。和原有的“脉冲中子煤质取样分析仪”相比，测量精度有所提高，测量时间可以节省34.4％。 

附图说明

下面结合附图和实施例进一步对本实用新型进行说明。 

附图是本实用新型的结构方框图。 

图中1.脉冲D-T中子发生器控制台，2.聚乙烯，3.D-T中子发生器，4.煤箱，5.BGO探测器，6.铅室，7.铅室门，8.主放大器，9.多道卡(MCA)，10.计算机。 

具体实施方式

图中脉冲D-T中子发生器控制台(1)，主放大器(8)，多道卡(9)以及计算机(10)放置在控制室内，其它组件放置在地下室内。脉冲D-T中子发生器控制台(1)和D-T中子发生器(3)经电缆相连，它主要控制中子发生器的输出状态。30cm厚的聚乙烯(2)是用来防护中子的，使地下室外的辐射计量达到国家的有关规定(职业放射性工作人员每年允许辐(8)，放大后经过电缆传输到多道卡(9)，多道卡(9)按照射线能量对其接受，并存储在计算机(10)中，检测结束后，计算机(10)计算出煤炭的各项指标。煤箱(4)、D-T中子发生器(3)以及BGO探测器(5)都是圆柱形的，它们的轴线重合，沿着水平方向。煤箱(4)半径为5cm，高为8cm，与BGO探测器(5)紧密连接。煤箱(4)的高就是煤层的厚度，选择8cm是为了增加各个元素的特征伽马射线数，提高煤质检测的精确度。铅室(6)和铅室门(7)构成了铅室，铅室从整体看是一个与煤箱(4)同轴的圆柱体，半径为35cm(煤箱半径与铅层厚度之和)，长为108cm(左右铅层厚，煤箱厚以及BGO探测器长度之和)，左边去掉一个与煤箱(4)同轴的圆柱体(半径为5cm，高为22cm)，中间去掉煤箱(4)和BGO探测器(5)。