[实用新型]基于D-D中子源的核燃料棒235

说明书

本实用新型公开了一种基于D‑D中子源的核燃料棒²³⁵U富集度及均匀性检测装置，包括紧凑型D‑D中子源、中子慢化体、γ屏蔽体、核燃料棒传送孔道及γ探测器系统，紧凑型D‑D中子源外包裹含氢中子慢化体，中子慢化体外围包裹γ屏蔽体，紧凑型D‑D中子源上方的中子慢化体中设置核燃料棒传送孔道，其末端安装γ探测器系统。本实用新型采用主动热中子诱发²³⁵U裂变的退激γ射线测量技术对核燃料棒²³⁵U芯块富集度及均匀性分布开展研究，测量核燃料棒²³⁵U富集度分布，并检测同一燃料棒中是否混入异常芯块，能满足在线检测的要求，具有检测速度快、灵敏度高、样品无损伤等特点，具备检测出²³⁵U富集度±1%异常芯块的能力，保障我国核能安全、经济、高效、可靠发展。

技术领域

本实用新型属于核工业无损检测技术领域，尤其涉及一种基于D-D中子源的核燃料棒²³⁵U富集度及均匀性检测装置。

背景技术

核装置和新型核能利用系统的研发中，对核燃料²³⁵U芯块富集度均匀性的要求很高，严格要求每一根核燃料棒中易裂变材料²³⁵U富集度保持高度一致，严格防控同一根核燃料棒中混入²³⁵U富集度不同的异常芯块。为确保核燃料在核装置系统和核电站反应堆中安全可靠运行，需对核燃料²³⁵U富集度及均匀性进行检测，避免由于核燃料²³⁵U芯块富集度在位置上的不均匀性产生局部分散热点，影响反应堆堆芯功率分布，导致功率波动甚至引起局部温度过高，影响反应堆安全运行，严重时，局部分散热点可能引起核燃料元件的静态自主破裂，发生重大的核安全事故。

核燃料棒²³⁵U富集度及均匀性的检测方法有加速器质谱法、无源被动测量法等。加速器质谱法是基于加速器技术和离子探测的一种同位素质谱技术，将待测样品在加速器的离子源中电离，随后将离子束引出并加速，再借助电荷态、荷质比、能量和原子序数的选择，鉴别被加速的离子并加以记录，实现同位素比值的测定。加速器质谱法具有排除同量异位素本底和分子离子本底干扰的能力。无源被动测量法是基于核燃料中²³⁵U核素的自发α衰变伴随有能量为98 keV和185.7 keV的γ射线，其强度与²³⁵U富集度成正比关系，因此可以用γ射线能谱方法测量核燃料中²³⁵U自发衰变的放射性强度来确定其²³⁵U富集度的技术。当核燃料棒匀速通过检测装置，采用定时测量γ射线强度可得到燃料棒内每一块²³⁵U芯块的富集度分布图谱，对图谱数据进行分析处理后可得出²³⁵U芯块富集度值并判断出棒中是否混有异常芯块。需要注意的是，衰变产物²³⁴Pa再次衰变时会发生康普顿散射，在185.7 keV能量处沉积能量，影响计数，称之为年龄效应，测量结果必须修正年龄效应的影响。

现有技术存在的问题是：加速器质谱法测量核燃料²³⁵U富集度的方法中，首先需要对样品（核燃料元件）进行预处理，该方法是一种破坏性分析方法，且检测过程繁杂，检测速度慢，无法满足核燃料元件在线、快速、无损检测的要求；无源法核燃料棒²³⁵U富集度检测系统的检测速度慢、单通道所需γ探测器数量多、系统采集数据统计涨落大、系统占地面积大等，无法满足核燃料元件快速检测的实际需求。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本实用新型提供了一种基于D-D中子源的核燃料棒²³⁵U富集度及均匀性检测装置，旨在解决现有核燃料²³⁵U芯块富集度均匀性检测过程繁杂、检测速度慢、灵敏度不高、辐射安全隐患大、检测过程中样品破坏性大、无法满足核燃料元件快速检测的实际需求的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：