高伽马背景下γ吸收法在线铀浓度测量系统

发布时间：2020-06-14 02:32

【摘要】：现如今能源紧缺问题是全球各国急需解决的问题,核能发电作为一种安全、高效、环保的能源获取方式,成为了解决全球能源紧缺问题的一条有效途径。核燃料铀作为核反应堆的主要燃料,全球各国对其的需求将越来越大。但目前我国探明的可开采铀矿资源严重短缺,我国核电站中使用的铀燃料大部分是依赖于国外进口,这必将会影响我国核能事业的健康发展。由于核反应堆的运行特性和安全上的要求,核燃料不可能像化石燃料一次性耗尽,核反应堆中的核燃料的能量转换率比较低。这对能源是极大的浪费,而且留下的乏燃料自身还有很高的放射性和毒性,乏燃料后处理是解决这个问题的有效途径。乏燃料后处理工艺的主要目的是将乏燃料中的铀、钚和裂片元素相互分离,以便将铀、钚回收作为产品,再次回到核工业中循环利用,这将大大提高了核燃料的利用效率。某工厂的乏燃料后处理工艺使用湿式Purex法,通过TBP萃取工艺管道中的U和Pu。因此工艺管道中料液的铀浓度,对后处理主控室的工艺控制至关重要。需要设计一套测量铀浓度的流线分析系统,实时监测核燃料后处理工艺流程中的铀浓度。这是一套基于γ射线吸收法的在线铀浓度测量系统。在现场壁龛内,241Am源发射的单能γ射线穿过样品池时,射线与管道中的铀元素相互作用,部分γ射线将被吸收。在工艺管道另一侧,NaI(Tl)晶体探测器探测到镅源的γ射线强度将减少。现场壁龛外,探头探测到的信号传给数字化多道谱仪处理,控制板控制采样系统的电磁阀和电动挡板协助测量。通过调理放大、数模转化、数字脉冲成型和幅值提取后得到的谱线数据,经由一个CAN总线通讯盒远程传给主控室的工控计算机处理和显示。该系统在现场实际应用时,当工艺管道中通过强γ放射性的“热铀”,其中的裂片元素(如137Cs)放出的强γ射线辐射NaI(Tl)晶体后,探测器得到的计数将会淹没241Am放出的γ射线,使得在线铀浓度测量软件无法进行铀浓度的计算。将探测器中50mm直径50mm厚度的NaI(Tl)晶体整改为50mm直径1mm厚度的薄晶体后,高能量的γ射线直接透过了晶体,探头能够准确测量γ吸收后的241Am源的γ射线。经测试,该测量铀浓度在线系统相对标准差为0.0294%,连续测量10小时仪器测量稳定性良好,在线分析测量与实验室分析结果的相对误差为3.254%。经过半年的现场测量,在线系统可以长期、远程的在24小时开机的状态下进行工艺管道中的铀浓度在线监测。 【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL24

【图文】：

图 1-1 乏燃料萃取过程经过第一萃取循环得到的铀、钚溶液经过适当的处理（如蒸浓，调节硝酸和铀的浓度，并使钚元素重新处于四价状态）后进行第二次铀、钚萃取，进一步与残留的裂变产物分离。再用还原剂溶液反萃取其中的钚，以实现铀、钚分离，，然后用稀硝酸反萃取铀。第二次萃取循环后所得到的铀、钚产品纯度往往还达不到

图 2-1 NaI(Tl)晶体实物图当然 NaI(Tl)晶体也有其缺点：1.NaI(Tl)晶体非常容易吸收空气中水分而受潮变质失效，所以一般是将闪烁体、光电倍增管、分压器和前置放大器都安装在一个铝制暗盒，一起称为 NaI(T晶体探头。

【参考文献】

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本文编号：2712132