[发明专利]球床型模块式高温气冷堆燃料元件燃耗深度在线测量方法

摘要

本发明涉及核反应堆测试技术领域，其特征在于依次含有以下步骤：上位机启动燃耗深度测量程序；燃料元件经过辐射、冷却；可编程逻辑控制器控制将燃料元件送到同准直器处于同一轴线的提升位；可编程逻辑控制器通知上位机进行测量；高纯锗γ能谱仪测量裂变产物中0.661642MeV的γ射线的计数，并由上位机计算该γ射线的计数率，并根据预置的阈值，确定是否需要排出堆芯或者返回堆芯继续循环；把上位机测量结果经可编程逻辑控制器送回主控制系统。本发明具有不接触且可在线测量与燃耗深度线性相关的该γ射线速率的优点。

主权项

1.球床型模块式高温气冷堆燃料元件燃耗深度在线测量方法，其特征在于，所述方法依次含有以下步骤：步骤(1).初始化在上位机中安装Genie 2000频谱处理软件，并启动燃耗深度自动测量REXX程序；步骤(2).燃料元件在堆芯内经过辐照后，经单列器流至堆芯下部的卸料管内，经约40天的冷却；步骤(3).可编程逻辑控制器在确认完成上一次提升操作后，发出指令启动碎球分离器，将当前燃料元件经碎球分选后送至提升器接球位；步骤(4).该可编程逻辑控制器控制提升器把燃料元件从接球位送至提升位，使燃料元件与准直器处于同一轴线上；步骤(5).该可编程逻辑控制器向上位机发出计数开始指令，在该上位机控制下，完成下述测量流程：当前燃料元件中由于裂变产生的核素在衰变过程中发出的γ射线经准直器限定的立体角，到达能谱仪中的高纯锗晶体，产生电离效应；在偏置高压电源作用下，被能谱仪的前置放大器的输入端收集成电荷脉冲，经放大后成电压脉冲，并具有低的输出阻抗；经过长电缆到能谱仪的主放大器继续放大为约10V的正脉冲信号；进入能谱仪的多道脉冲幅度分析器，按照脉冲高度分组；将按脉冲高度分组后的脉冲幅度谱送至上位机进行包括死时间修正、扣除本底在内的处理，最终得到¹³⁷Cs在衰变过程中所发射的0.661642MeV的γ射线在60s内的计数率，用R₇表示；R₇与燃耗的关系由下式计算，燃耗正比于辐照时间T：其中，f为球状源内的自吸收修正因子；      Ω为通过钨准直器后，能谱仪探测器对放射源所张的立体角；      ε为能谱仪探测器对能量为0.661642MeV的γ射线的探测效率；RI₇为能量为0.661642MeV的γ射线占¹³⁷Cs衰变的相对份额；Y₇为¹³⁷Cs在总裂变产物中所占的份额；V_球为燃料元件的体积；Φ为热中子通量，等于单位时间内进入以空间某点为中心的适当小球体的热中子数；λ₇为¹³⁷Cs的蜕变常数；T为燃料元件在堆芯的辐照时间；t₁为辐照结束后的冷却时间；∑_f为²³⁵U的宏观裂变截面，等于σ_f与铀单位体积内原子核数的乘积，该σ_f为²³⁵U的微观裂变截面，等于单位面积有一个原子核时入射一个粒子发生核裂变的概率；步骤(6).上述测量流程结束后，得到¹³⁷Cs在衰变过程中所发射的0.661642MeV的γ射线在60s内的计数率R₇，将R₇与根据设定燃耗推算的计数率阈值比较，确定是否需要排出堆芯或者返回堆芯继续循环；步骤(7).将测量结果实时存入本地历史数据库并生成报告，同时将燃耗测量结果送可编程逻辑控制器及主控制系统DCS。