[发明专利]正电子湮灭抑制型核燃料元件破损监测装置及方法

权利要求书

1.正电子湮灭抑制型核燃料元件破损监测装置，其特征是：包括保护壳、准直器及探测器；

保护壳内设有依次连通的采样腔、连接通道及探测器安装腔，采样腔内包含可被探测器的探测视野覆盖的覆盖区和不能被探测器的探测视野覆盖的盲区，保护壳外设有连通至采样腔的盲区的进气口和出气口；

准直器安装在保护壳的连接通道内，其内孔前、后端分别连通至采样腔和探测器安装腔；

探测器安装在保护壳的探测器安装腔内，其过准直器内孔在采样腔内的探测视野仅包含采样腔的覆盖区。

2.如权利要求1所述的正电子湮灭抑制型核燃料元件破损监测装置，其特征是：其还包括线性放大器、脉冲幅度分析仪、数据处理单元及显示器；

线性放大器与探测器的输出信号线通信连接；

脉冲幅度分析仪与线性放大器通信连接；

数据处理单元与脉冲幅度分析仪通信连接；

显示器与数据处理单元通信连接。

3.如权利要求2所述的正电子湮灭抑制型核燃料元件破损监测装置，其特征是：保护壳的采样腔呈圆柱形，其由底面A、底面B及侧壁面A合围而成，底面A与准直器内孔前端孔口连通，底面A与底面B之间的垂直距离为H1；探测器的探测视野与采样腔交汇处形成圆形轮廓，圆形轮廓落在侧壁面A上，圆形轮廓所在的平面平行于底面B，圆形轮廓所在的平面与底面B之间的垂直距离为h；

所述覆盖区位于以圆形轮廓为界远离探测器的一侧，所述盲区位于以圆形轮廓为界靠近探测器的一侧。

4.如权利要求3所述的正电子湮灭抑制型核燃料元件破损监测装置，其特征是：h/H1≤0.5。

5.如权利要求2所述的正电子湮灭抑制型核燃料元件破损监测装置，其特征是：保护壳的采样腔呈锥台形，其由底面C、底面D及侧壁面B合围而成，底面C与准直器内孔前端孔口连通，底面D与底面C之间的垂直距离为H2；探测器的探测视野与采样腔的交汇处形成圆形轮廓，圆形轮廓落在底面D上，圆形轮廓的半径为r1；

所述覆盖区位于圆形轮廓内，所述盲区位于圆形轮廓外。

6.如权利要求5所述的正电子湮灭抑制型核燃料元件破损监测装置，其特征是：r1/H2≤0.5。

7.核燃料元件破损监测方法，应用于权利要求3-6中任一项所述的正电子湮灭抑制型核燃料元件破损监测装置，其特征是，步骤如下：

S01，将正电子湮灭抑制型核燃料元件破损监测装置放入待监测的区域内，引导区域内的空气持续通过进气口进入采样腔内，再通过出气口排出采样腔；进入采样腔的空气中包含干扰核素和特征核素，干扰核素释放正电子，特征核素释放γ射线；由于探测器的视野范围未覆盖到采样腔盲区，基于正电子在固体物质中的射程比在空气中的射程小的特性，由采样腔盲区上的正电子释放的湮灭射线便不会进入探测器的视野范围，从而在一定程度上抑制了湮灭射线对探测器探测γ射线带来的不利影响；

本步骤中，特征核素为¹³³Xe和⁸⁷Kr，干扰核素为¹³N和¹⁸F；

S02，探测器先将γ射线的光子转化为电子，再通过导线导入后续的线性放大器进行信号的放大与线性化处理，然后，线性放大器处理后的信号导入后续的脉冲幅度分析仪，以鉴别其输入信号的能量谱，接着，脉冲幅度分析仪处理后的信号导入后续的数据处理单元，以通过阈值法判断是否存在核燃料元件破损现象，如有破损，则根据¹³³Xe的81KeV峰和⁸⁷Kr的405KeV峰的计数率计算裂变气体浓度，进而计算出泄漏量，最后通过显示器显示结果；

本步骤中，裂变气体浓度的计算公式为：C=N/(yεV)；

公式中：N为特征核素的伽马射线峰的峰内脉冲总计数；y为特征核素的伽马射线产额；ε为探测器的探测效率；V为采样腔的体积。