[发明专利]克服核燃料二氧化铀年龄对其铀-235丰度在线检查影响的方法

说明书

本发明为一种既可适用于二氧化铀粉末的铀-235丰度在线检查，又可适用于二氧化铀芯块的铀-235丰度在线检查的克服核燃料二氧化铀年龄对其铀-235丰度在线检查影响的方法。

采用自射线碘化钠探测器伽玛射线能谱单窗技术（即用一个能量甄别器）对核燃料二氧化铀中的铀-235丰度检查时，存在年龄影响的问题。因为二氧化铀中的铀-235和铀-238进行一系列衰变，产生一些子体，在二氧化铀生产制作过程中，沉淀和水解去掉了这些子体，因此新生产出来的二氧化铀放射性强度较低。但是新生产出来的二氧化铀中的铀-235和铀-238子体衰变未达到平衡，所以随着时间的增加，其放射性强度按指数规律上升。因此用铀碘化钠探测器伽玛射线能谱单窗技术检查二氧化铀中的铀-235丰度会受到二氧化铀年龄的影响。

目前，在克服核燃料二氧化铀年龄对其铀-235丰度在线检查影响的方法中均是采用单峰双窗技术，即只用二氧化铀碘化钠探测器伽玛射线能谱上的185.7千电子伏特一个峰做为峰窗，取相邻185.7千电子伏特峰的高能量区域一段做为本底窗，利用峰窗面积和本底窗面积来确定二氧化铀中的铀-235丰度。如国际原子能机构1976年出版的《核燃料质量保证》一书中所载《轻水堆元件厂铀-235丰度在线控制》一文中所述的方法。上述单峰双窗方法的主要不足之处就在于峰窗只包含一个185.7电子伏特的峰，阀宽较窄，因此单位时间内所获得的数据较少，检查速度慢。

本发明的目的就在于克服上述现有技术方法中的不足之处，而提供一种可以克服核燃料二氧化铀年龄对其铀-235丰度在线检查影响的方法，该方法既可适用于二氧化铀粉末的铀-235丰度在线检查，又可适用于二氧化铀芯块的铀-235丰度在线检查。

本发明的方法可采用下述措施来实现：

本发明采用二氧化铀碘化钠探测器伽玛射线能谱双峰双窗技术方法来克服二氧化铀年龄对其铀-235丰度在线检查的影响。

本发明取二氧化铀碘化钠探测器伽玛射线能谱上98千电子伏特和185.7千电子伏特两个峰做为峰窗，取相邻185.7千电子伏特峰的高能量区域一段做为本底窗。

本发明的铀碘化钠探测器伽玛射线能谱双峰双窗技术方法为克服二氧化铀年龄对其铀-235丰度在线检查的影响提供了一种有效的检查手段，克服了现有技术方法中存在的阈宽较窄、获取数据较少、检查速度较慢的不足之处。该方法既可适用于二氧化铀粉末的铀-235丰度在线检查，又可适用于二氧化铀芯块的铀-235丰度在线检查。

附图为二氧化铀碘化钠探测器伽玛射线能谱。

通过高纯锗探测器对二氧化铀进行测试分析，发现二氧化铀碘化钠探测器伽玛射线能谱第一个峰（即98千电子伏特的峰）中主要成份是铀-235的贡献，这样98千电子伏特和185.7千电子伏特的净面积也与二氧化铀中铀-235丰度成正比。因此可以将98千电子伏特和185.7千电子伏特两个峰包括在一起，做为获取数据的峰窗（即图中从a到b）。相邻峰窗的右边高能量区域取一段做为本底窗（即图中从c到d）。这样通过峰窗的面积（计数率）和本底窗面积（计数率），可求出双峰的净面积，即二氧化铀中98千电子伏特和185.7千电子伏特两种能量的伽玛射线强度总和。

由于产生年龄影响的原因主要为二氧化铀中铀-238衰变放射出的1001千电子伏特等高能伽玛射线的康普顿散射形成的与年龄有关的本底造成的。因此峰窗下面的本底面积与本底窗的面积之比为一常数，此常数与丰度和年龄无关。因此通过上面分析可设计刻度方程为：

E＝a·P+b·B    或    E＝a·P+b·B+c

其中E为铀-235丰度，P和B分别为峰窗和本底窗面积，a、b、c为刻度系数。

附表为利用铀碘化钠探测器伽玛射线能谱双峰双窗方法对二氧化铀芯块（丰度为3.0%）测量结果：

从表中可以看出，所测丰度值与样品的年龄无关。因此采用铀碘化钠探测器伽玛射线能谱双峰双窗方法测二氧化铀中铀-235丰度克服了样品年龄的影响。

铀碘化钠探测器伽玛射线能谱双峰双窗方法对二氧化铀中铀-235丰度检查可实现在线动态检查。采用两个能量甄别器和两个多定标器，将第一个能量甄别器的上、下阈置于峰窗位置，即包括98千电子伏特和185.7千电子伏特两个峰（图中a和b位置），另一个能量甄别器的上、下阈置于本底窗位置（即图中c和d位置）。核燃料元件棒或装有二氧化铀粉末的容器，匀速通过碘化钠探测器，经过两个能量甄别器、两个多定标器以一定多定标时间分别连续记录峰窗的计数和本底窗的计数，通过方程E＝a·P+b·B或者E＝a·P+b·B+c便可确定元件棒中各个位置上的二氧化铀芯块或装有二氧化铀粉末的容器各个位置上的铀-235丰度，从而实现在线检查。因此该方法不仅适用于二氧化铀粉末的铀-235丰度在线检查，同样适用于二氧化铀芯块的铀-235丰度在线检查。