[发明专利]检查热中子吸收器壁的系统、装置和方法

说明书

本发明涉及一种检查热中子吸收器壁的系统。还涉及利用根据本发明的系统检查这种类型的系统的方法。

特别是，检查中子吸收器壁包括检查器壁的吸收量，检测器壁中的任何缺陷，定位这些缺陷，以及确定缺陷尺寸和程度。

本发明的应用特别包括贮运核燃料的隔离框架的器壁的检查。

隔离框架投入使用之前以及其后在使用阶段的定期检查过程中要特别检查这些隔离框架的器壁。

在核工业中，放射性燃料的组件存储在一架柜中，该架柜包含一些通常为多边形或方形的隔离框架。这种类型的架柜在例如本说明书结尾处所列举的参考文献(1)中给予了介绍。

该架柜例如可以沉入一个已经添加中子吸收剂的含水池中。

隔离框架具有的金属器壁或材料能够吸收热中子即具有大约1电子伏的中子。在本说明书的其余部分，这种类型的材料称为“中子吸收”材料。隔离框架的器壁可以直接由中子吸收材料，例如镉合金或含硼的钢制成。另外，它们可以由两层不锈钢支承板构成，在其间具有中子吸收材料。

在本说明书结尾处的参考文件(1)和(2)中，介绍了这一问题。

附图1表示一种已知的用于检查存储隔离框架器壁的系统的断面图。该系统包含一个钢制块10，调节其尺寸以便适合隔离框架12的尺寸，使得该块10能够在隔离框架的内侧沿着器壁在垂直于图面的方向上滑动。

该钢制块包含处于中心的由锎252制成的各向同性的快中子14源，以及4个圆柱形的热中子探测器16a、16b、16c和16d，围绕钢制块的各侧放置，面向隔离框架12的器壁18a、18b、18c、18d。

快中子是具有的能量量级大约为1兆电子伏特的中子。由于它们的能量太高，探测器16a、16b、16c和16d实际上对这些快中子是不灵敏的。而且装有中子吸收材料的器壁18a、18b、10c、18d几乎不吸收快中子。

由各向同性的源14发出的快中子通过用作中子减速剂的钢制块10，以便改进在隔离框架内的中子热能慢化效率，使检测器16a、16b、16c、16d和器壁18a、18b、18c、18d能够获得一个围绕隔离框架12的中子热能慢化环境20。例如，可以用添加硼或以氢右碳不主要成份的任何其它材料的水。

在该中子热能慢化环境内，快中子损失其动能，并变换为能由中子吸收材料截住的热中子，以及能由中子探测器进行检测。热中子的能量仅约为1电子伏特。

热中子朝所有方向扩散，因此，也朝隔离框架12的内侧扩散。假如在器壁18a、18b、18c或18d中的中子吸收材料吸收能力弱或者如果没有中子吸收材料，热中子将不会被吸收，并因此将贯穿进入隔离框架，在隔离框架它们由探测器16a、16b、16c、16d进行检测。为了得到关于这一问题的更进一步的信息，参阅在本说明书结尾处的参考文件(3)。

由利用其中一个探测器得到的中子的记录曲线可以确定在器壁中的薄弱或缺陷的近似位置。

应指出，使用各向同性的源会引起辐射屏蔽问题，特别是在运输过程中以及当将钢块10转移到隔离框架内部时。

为了探测中子辐射，钢块10在隔离框架内部沿器壁18a、18b、18c、18d滑动移动。

图2以简化方式示意表示钢块10在隔离框架12内部的滑动，并表示探测器16a、16b、16c、16d的位置。这些探测器通常是圆柱形的，沿与隔离框架12器壁平行、用箭头表示的方向X延伸。

当钢块10在隔离框架内部移动时，如在图2中对于探测器16a用虚线所示，探测器描绘出一个轨迹。

图3以任选比例绘制，表示由其中一个探测器所记录的信号，例如表示当探测器16a通过隔离框架的器壁18a上的缺陷24的正面的情况，在该处部分地或者完全缺少吸收材料。图3中的曲线表示探测器由隔离框架的底部朝向顶部即沿图2中的箭头方向移动的情况。

信号曲线包括探测器还没有到达缺陷区24或者已经离开这一区域的区域32和34。

曲线的部分36和40对应于探测器的移动范围，探测器曲线的递增部分(36)和递减部分(40)对应有缺陷的部分。

在部分36，表示当探测器16a的端部26到达缺陷24处时，信号幅度开始增加。在部分40，表示当探测器16a的对端28开始离开含有缺陷的区域时，信号幅度开始减少。

曲线的部分38对应当于探测器16a面向缺陷24时出现的最大幅度信号。

曲线的部分36和40的斜率很小，不可能精确地确定器壁中缺陷的位置和程度。