[发明专利]一种核燃料棒有源检测系统及方法

权利要求书

1.一种核燃料棒有源检测系统，其特征在于，包括中子源、慢化屏蔽体、闪烁体探测器阵列、多路核电子学及数据采集系统、计算机软件系统、上下料架以及自动化控制系统，所述中子源置于慢化屏蔽体内，并设置在闪烁体探测器阵列前端，所述闪烁体探测器阵列位于活化后的燃料棒检测通道上，用于探测经中子源活化的燃料棒自身发射的γ射线，每条通道探测器阵列中探测器多于6只，探测器晶体上设置用于燃料棒通过的孔道。

2.根据权利要求1所述的核燃料棒有源检测系统，其特征在于，所述中子源为一枚或多枚中子源按一定空间结构排列，用于提供燃料棒活化用的中子；所述中子源的发射率低于7×10⁸/s，包括但不限于镅铍、钚铍、镭铍、²⁵²Cf中子源。

3.根据权利要求1所述的核燃料棒有源检测系统，其特征在于，所述探测器阵列中相邻探测器之间用屏蔽材料隔开。

4.根据权利要求1所述的核燃料棒有源检测系统，其特征在于，所述探测器阵列可以为高度集成化结构，根据空间大小沿燃料棒检测通道尽可能多地布置探测器。

5.根据权利要求3或4所述的核燃料棒有源检测系统，其特征在于，所述探测器阵列尽可能靠近所述慢化屏蔽体布置。

6.根据权利要求1所述的核燃料棒有源检测系统，其特征在于，中子源和探测器之间设置一定厚度铅和钢组成的组合屏蔽层。

7.根据权利要求1所述的核燃料棒有源检测系统，其特征在于，所述多路核电子学及数据采集系统采用FPGA作为计数处理模块、ARM处理器作为控制模块，用于完成探测器输出信号的采集、放大、A/D转换和数据打包发送。

8.根据权利要求7所述的核燃料棒有源检测系统，其特征在于，所述多路核电子学及数据采集系统中，对同一只探测器脉冲甄别使用能够由计算机控制随时可切换的下阈单道单能窗模式或上下阈单道双能窗模式。

9.根据权利要求8所述的核燃料棒有源检测系统，其特征在于，所述多路核电子学及数据采集系统通过网络通信模块完成数据的读取及与计算机软件系统的实时或非实时通讯。

10.根据权利要求1所述的核燃料棒有源检测系统，其特征在于，该系统用于燃料棒内芯块区域丰度均匀性及异常芯块的检测，或燃料棒内芯块硼涂覆层厚度的检测，或燃料棒内芯块钆含量的检测。

11.一种权利要求1-10中任意一项所述核燃料棒有源检测系统的检测方法，其特征在于，采用相对测量法，根据检测目标的不同制作不同种类的标准燃料棒，标准燃料棒内芯块各项特征参数通过化学分析确定；在检测正式开展前使用标准燃料棒对设备进行标定，同时判断检测系统是否正常运行。

12.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于，系统标定时，计算机软件系统同时检测探测器和多路核电子学及数据采集系统的核电子仪器是否性能异常，对性能异常的探测器及核电子仪器，计算机软件在数据处理时自动剔除性能异常探测器数据；同时，计算机软件根据检测系统性能异常探测器的数量调整检测参数，少量探测器及核电子仪器性能异常不影响系统整体正常工作。

13.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于，核燃料棒有源检测系统检测燃料棒丰度时，多路核电子学及数据采集系统中单道首先使用下阈单道单能窗模式，使用该模式可以完成燃料棒内是否装入年龄芯块的判别及非年龄芯块燃料棒合格与否的判定，若检测到年龄芯块燃料棒，则系统自动将该燃料棒传输至分选料架，静置预定时间后，系统将该燃料棒从分选料架取出，开启逆向检测模式，该模式下系统变换检测方向和速度，多路核电子学和数据采集系统中单道使用上下阈单道双能窗模式，装入年龄芯块的燃料棒在此模式下完成检测后，由专用传输线完成传输和好坏料分选。

14.根据权利要求11-13任意一项所述的检测方法，其特征在于，核燃料棒有源检测系统检测燃料棒内非年龄芯块表面硼涂覆层厚度或内部钆含量的检测流程与检测燃料棒丰度一致；检测装入年龄芯块燃料棒表面硼涂覆层厚度或内部钆含量两类特征时，计算机软件系统根据正、逆向检测的数据比对及正向检测数据补偿完成燃料棒特征的定量及好坏料分选。