[发明专利]一种铀浓缩厂分离功率在线监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铀浓缩分离功率的计量方法，特别涉及一种铀浓缩厂分离功率在线监测方法。

背景技术

铀浓缩厂是生产浓缩铀的核设施，是核燃料循环最敏感的设施之一，是获取核武器的关键设施之一，因此成为军控核查和国际核保障的主要监测对象。

分离功是铀浓缩厂和离心机的核心指标，其定义为：把一定量的铀浓缩到一定²³⁵U丰度所需要投入的工作量，其单位为：t·SWU；而单位时间内所产生的分离功即为分离功率，其用以度量一个分离单元(或级联)的分离能力(或生产能力)，其单位为：t·SWU/a。

通过对分离功率的监测，可以实现铀浓缩厂的生产工艺状况监测和核材料衡算核实，以及对铀浓缩厂分离功申报值及设计变更的核实，能够获知铀浓缩厂是否有违约的铀浓缩生产活动，对于有效防止铀浓缩能力的非法转移和使用具有重要价值。

公开资料显示，铀浓缩厂分离功率的监测主要采用以下方案：首先，利用称重设备分别称量一段时间(例如：三个月)内生产的浓缩UF₆、供料UF₆和贫料UF₆的质量，从而得到该时间段内对应的各部分铀质量；然后，分别对浓缩UF₆、供料UF₆和贫料UF₆进行取样，利用气体质谱计对各样品进行测量，得到该时间段内生产的浓缩UF₆、消耗的供料UF₆和产生的贫料UF₆的²³⁵U丰度；最后，将上述测量值(铀质量和²³⁵U丰度)代入有关公式进行计算以获得分离功率。然而，该方案需要进行称重、取样、测量等诸多操作，并且需要用到气体质谱计这种必须由专业技术人员操作的复杂且昂贵的仪器，因此存在成本高，效率低，操作复杂等缺陷，最重要的是，该方案无法进行分离功率的在线实时监测，无法实现生产工艺的实时监测和核材料的衡算核实。

从理论上讲，若要实现铀浓缩厂分离功率的在线监测，需要实时获取有关工艺管道中UF₆气体的²³⁵U丰度以及对应的质量流量，通过数据处理系统的实时处理即可实现分离功率的在线监测。

对于UF₆气体²³⁵U丰度的实时测量，其主要包括两部分，即：UF₆气体中²³⁵U含量的测量和总铀量的测量，二者的比值即为UF₆气体的²³⁵U丰度。其中，UF₆气体中²³⁵U含量可以采用NaI(Tl)探测器对²³⁵U发射的特征γ射线进行测量以获得。而总铀量的测量可以采用以下三种方法，即X射线荧光法、透射源衰减方法和气体状态方程方法。

对于UF₆气体质量流量的实时测量，通常主要采用孔板流量计来实现。UF₆气体流经孔板流量计中的小孔，孔板前后会产生气压差，当流过孔板的UF₆气体的速度达到声速时，通过孔板的气体质量流量将只与孔板前的气体压强成正比，因此由孔板前的气体压强和孔板系数即可得到UF₆气体质量流量。此外，也有采用外部中子源对UF₆气体进行中子活化，然后测量生成的裂变碎片的延迟γ射线，通过确定延迟γ射线强度、中子时间关联得到气流速率，进而获得UF₆气体质量流量的测量方法，但该方法较为复杂，需采用中子源，测量误差大，约为25％。

基于上述技术基础，铀浓缩厂分离功率的在线监测可以通过获取供料UF₆、浓缩UF₆和贫料UF₆的²³⁵U丰度及质量流量6个实时数据并进行实时数据处理来实现。但是，由于每个实时数据均需要一套相对独立的测量设备进行测量，6个实时数据就需要6套测量设备，因此造成所需设备复杂，成本较高。当然，上述关于铀浓缩厂分离功率在线监测的技术构思仅是基于普通技术人员的一般性推理得出的，而对于实际的铀浓缩厂分离功率的在线监测，目前尚未见到国内外文献有公开报道。

发明内容

为实现铀浓缩厂分离功率的在线监测，简化测量设备，本发明提供了一种铀浓缩厂分离功率在线监测方法。该监测方法包括以下步骤：