[发明专利]对可裂变物质进行主动监控的装置

说明书

本发明涉及与检测放射性物质的方法和仪器的开发有关的技术领域。所提出的发明的结构包括两个同轴布置的圆筒：一由铅制成的内圆筒，它既用作伽马防护体，又用作中子增殖器；以及一由聚乙烯制成的圆筒，其用作中子热化器。十五个带有镉过滤器的氦‑3计数器平行于母线、成圆圈形式等距离地设置至外圆筒壁中。各向同性的氘‑氚14MeV中子发生器垂直于母线安装在外圆筒壁上。能竖直轴向移动的基座设置在内圆筒下部。在被装入设备之前，先对容器及其中包含的结构材料进行伽马扫描。然后借助可移动的基座将容器安装在内圆筒中，以使得结构材料的质心位于与探测器相对的位置。所提出的设备提供了对可裂变物质的高精度、高速检测。

技术领域

本发明涉及用于探测放射性物质的方法和装置的开发的技术领域，尤其涉及用于对可可裂变物质(FM)进行快速检测的设备的开发，该设备用于对利用废热产生组件(SHPA)的结构材料(SM)中所使用的金属基材中的可裂变物质含量进行无损伤检测。

背景技术

一种用于对结构材料中可裂变物质含量进行操作性的无损检测的设备是基于有源/主动中子控制方法的分析仪器。在先进的SNUP SNF后处理技术中，关键的测量参数之一是SHPA的已被破坏的结构元素中的FM含量。因此，在SM中的FM含量大于0.001wt.％时，需要提供对锕系元素的额外的提取操作。SHPA的SM的特征是：由于放射性引起的伽马背景，通过保守的放射学方法对测量结果造成了重大误差，并且物质在保持容器中的不均匀布置也不利地影响了测量结果的准确性。因此，为了做出关于将SHPA的SM发送至纯化后或加以利用的决定，需要一种可靠的方法来将FM含量有效地控制至质量百分比为0.001的浓度内，其对伽玛背景和物质的空间排列不敏感。当今可用的技术方案主要不是针对技术应用，而是解决生态控制和限制核物质非法转运方面的问题。

RU 2589269(IPC G01N 23/05)的作者提出了一种用于检测核物质的设备。它包括：由D-D反应产生的2.5MeV中子源、检测单元和处理单元。该设备旨在检测密闭容器中以及使用可移动平台(卡车)用屏蔽材料(铁)将其覆盖的核物质(铀-235和钚-239)的含量。核物质探测的实质在于：2.5MeV中子脉冲源位于一辆车上，探测单元和处理单元位于另一辆车上。汽车停在要检测的容器附近，以使中子源和检测单元位于与容器相邻的位置。然后打开中子源，并借助检测单元以脉冲模式进行中子测量。该设备运行的结果是，在10Hz的中子发生器频率下，每10分钟的测量中检测到1kg铀-235。这种装置的缺点是：缺乏使装置免受伽马射线辐射的保护；由于使用DD发生器作为中子源，导致可裂变物质(FM)的最小可检测质量达到很高的值，与自身的中子背景相比，该信号提供了极低的钚-239信号水平(图1)。

专利RU 2349906(IPC G01N 23/06)公开了一种检测藏在包、旅客行李箱、货物和运输工具中的少量特殊核物质的方法。该方法基于使用双能射线照相系统来扫描运输容器。因此，当伽马射线量子通过时，取决于物质的原子序数Z，它们发生不同的衰减。因此，所提出的方法使得可以确定并定位在目标区域内包含的高原子序数和高密度的物质。为了解决其目的而应用的这种控制方法的不足之处在于，无法将锕系元素的响应与其他具有高原子序数Z的物质以及保持容器和结构物质中的铁原子区分开。因此，很难在SM存在的情况下检测少量FM。

已知一种用于检测可裂变物质的方法(1994年6月1日申请，申请号94020227，IPCG01N 23/222，1996年4月10日公开)，通过用脉冲或间歇性快中子流(能量为1MeV或更高)或热中子流来辐射土壤的合适部分或通过海关检查站运输的行李，并记录由于中子计数器的受迫裂变而形成的延迟中子。为了检测铀-235、钚-239，使用由热中子引起的裂变过程，其横截面等于所述元素的横截面，即586barn和748barn，并用于检测铀-238和钚-238，辐射必须由快中子的直接通量进行。该方法对钚-239的灵敏度达到0.0001％。该方法的缺点是，它不考虑在强大的伽马源Co-60和Mn-54的存在下使用，这是SHPA的SM的特征。