專利名稱:燃料破損緩發中子探測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于中子探測技術領域：
，具體涉及一種探測燃料元件破損用的緩 發中子探測裝置。
背景技術：
無論壓水堆還是快中子增值堆，燃料元件破損的探測都是一個備受關注的問 題。通常，壓水堆燃料元件破損探測使用的是啜吸檢測法，即檢測燃料組件的嚴 密性，其原理是通過隔離被檢測的燃料組件，提高燃料的內壓(加熱)或降低燃料 的外壓，加快裂變產物經破損燃料的包殼向外釋放，以探測裂變產物是否存在。 另外，中國專利2006 1 0087597 .3公開了另一種破損燃料定位檢測方法，即實 時監測卸料池間的伽瑪劑量變化趨勢，判斷是否符合特征曲線，符合特征曲線， 則表明破損燃料已發生破損。中國專利85105572也公開了一種識別破損的反應 堆元件的方法，該方法是把固體標記材料放到反應堆元件內部，特別是燃料元件 內部，在中子的照射下，標記材料能產生穩定的、可探測、可識別和可測量的同 位素氣體。這些燃料元件破損檢測方法操作比較復雜，所需的設備較多。
利用緩發中子探測燃料元件是否破損的方法已用在壓水堆中，該方法是將一 回路的水引出，通過探測水中裂變產物的總Y以檢測元件是否破損。但該方法不 能用于鈉冷快堆，因為將一回路的鈉引出的風險極大。
發明內容
(一) 發明目的
本實用新型針對現有技術的不足，提供一種比較簡單實用的燃料元件破損的 探測裝置。
(二) 技術方案
為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案。一種燃料破損緩發中子探測裝置，包括探測站、探測器、放大器和成形器、 處理器、顯示與報警終端等幾部分，各部分之間通過電纜連接。關鍵在于，探測 站為長方形，在長方形外殼的中間放置中子探測器及探測器導管，圍繞探測器導 管設有針對緩發中子的慢化層，探測站內側設有阻擋Y射線的板狀鉛屏蔽。為了 消減本底中子的干擾，除了朝向反應堆堆芯的內側外，在的長方形外殼的上、下、 前、后及外側都設有針對本底中子的板狀慢化層及吸收層。
為了增加探測裝置的可靠性，每個探測站內安裝2個中子探測器。 另外，為了保證裝置完好可靠，在中子探測器導管附件設有檢驗中子源導管， 必要時將中子源從中子源導管吊入，檢驗探測裝置是否工作正常。 (三)發明效果
本實用新型通過探測反應堆一回路冷卻劑鈉中釋放的緩發中子的相對注量 率，來判斷燃料裸露破損的嚴重程度，以保證反應堆安全。裝置內的鉛屏蔽、慢 化層及吸收層都采用板狀，可疊放改變厚度，插拔方便，便于安裝和拆換。同時 避免了將鈉引出所帶來的安全風險因此。
圖l燃料破損緩發中子探測裝置結構示意圖； 圖2圖1中A—A處的剖示圖。
圖中，la、內側鉛屏蔽層；lb、內側鉛屏蔽層；lc、內側鉛屏蔽層；ld、內 側鉛屏蔽層；2、 BF3正比計數管；3、中子探測器導管；4、放大器和成形器；5、 處理器；6、顯示與報警終端；7、中子源導管；8、探測器頂蓋；9、上部鉛屏 蔽層；10、屏蔽慢化層；11、含硼屏蔽吸收層；12、鎘屏蔽吸收層；13、外側鉛 屏蔽層；14、緩發中子慢化層；15、下部鉛屏蔽層；16、內部支撐板；17、外殼。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步闡述。
如圖l所示， 一種用于鈉冷快堆燃料元件破損探測的探測裝置，通過探測反 應堆一回路冷卻劑鈉中緩發中子的相對注量率，來判斷燃料元件裸露破損的嚴重 程度，以保證反應堆安全。緩發中子探測裝置安裝在與主熱交換器相對的堆容器的外面，探測由主熱交換器中釋放出來的緩發中子，即一回路鈉釋放出的緩發中 子。
該裝置包括探測站、探測器、放大器和成形器4、處理器5、顯示與報警終 端6等幾部分，各部分之間通過電纜連接。為保證在事故狀態下，該探測站不會 因溫度過高引起聚乙烯坍塌而失效，該探測站外部為堅固的長方形碳鋼外殼17， 外殼17頂部設置頂蓋8，外涂防銹漆，內側面對主熱交換器。外殼17的內側設 有阻擋來自堆芯的Y射線的板狀鉛屏蔽層，本實施例使用4塊，分別是內側鉛屏 蔽層la、 lb、 lc、 ld，其材料為Pb-2，總厚度為50 150 mm。外殼中部安裝中 子探測器導管3，內置中子計數管2。中子計數管2可以是BF3正比計數管，也 可以是其他中子探測器，因BF3正比計數管具有較高的抗y能力，本實施例采用 BF3正比計數管。為滿足冗余性，計數管導管3可以設置1 2個，本實施例設計 2個，其內各放置一支BF3正比計數管2。如圖2所示，在探測器導管附件設檢 驗中子源導管7，必要時將中子源從中子源導管7吊入，檢驗探測裝置是否工作 正常。為了慢化來自堆芯一側的緩發中子，探測器導管和中子源導管周圍設包有 25 50咖厚的高壓聚乙烯緩發中子慢化層14。為了消減本底中子的干擾，在外 殼的前、后、外測面，依次設置板狀屏蔽慢化層10、板狀屏蔽吸收層11、 12、 板狀鉛屏蔽層13。本實施例的板狀屏蔽吸收層為兩層， 一層是采用8 15mm厚 鎘板12吸收熱中子，另一層是用20 40 mm厚的含硼聚乙烯板11吸收超熱中子。 屏蔽板狀吸收層ll用含硼(B)的聚乙烯彌補鎘對超熱中子的吸收不足，因為鎘 只對熱中子有較高的的吸收截面，中子能量大于0.5 ev時鎘的吸收截面明顯不 如硼，中子能量在1. 5ev時鎘的吸收截面只有硼的1/10。板狀慢化層10采用60 100mm厚聚乙烯材料，本實施例采用80 mm厚聚乙烯。同樣，在外殼17的上、 下方依均設置板狀鉛屏蔽層、板狀吸收層、板狀慢化層，其不同之處是，在外殼 17的上方，中子探測器導管3與中子源導管7穿過上部鉛屏蔽9。在外殼17的 下方，為增加探測器底部支撐強度，在下部鉛屏蔽與下屏蔽吸收層15之間設置 碳鋼支撐板16。
堆坑內溫度較高，探測器工作在堆坑內的高溫區，工作溫度為8(TC。放大 器和成形器6安裝在反應堆的上屏蔽層內，工作溫度在5(TC。處理器4、顯示與 報警終端5等安裝在控制室。顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本 實用新型的精神和范圍。這樣，假若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新 型權利要求
及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型 在內。
權利要求
1. 一種燃料破損緩發中子探測裝置，包括探測站、探測器(2)、放大器和成形器(4)、處理器(5)、顯示與報警終端(6)等幾部分，各部分之間通過電纜連接，其特征在于探測站為長方形，在長方形外殼(17)的中間放置中子探測器(2)及探測器導管(3)，圍繞探測器導管(3)設有針對緩發中子的慢化層(14)，內側設有阻擋γ射線的板狀鉛屏蔽；除了朝向反應堆堆芯的內側外，在的長方形外殼(17)的上、下、前、后及外側都設有針對本底中子的板狀慢化層及吸收層。
2. 根據權利要求
l所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所述 的外殼(17)頂部設置頂蓋8;外涂防銹漆；內側面對主熱交換器。
3. 根據權利要求
l所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所述 的計數管導管(3)為1 2個。
4. 根據權利要求
1或3所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于-所述的探測器導管(3)附件設檢驗中子源導管(7)。
5. 根據權利要求
1所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所述 的中子計數管(2)是BF3正比計數管。
6. 根據權利要求
1所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所述的慢化層(14)圍繞探測器導管(3)周圍，為25 50mm厚的高壓聚乙烯材料。
7. 根據權利要求
4所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所述 的慢化層(14)圍繞探測器導管(3)和中子源導管(7)周圍，為25 50誦 厚的高壓聚乙烯材料。
8. 根據權利要求
1所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所述 的內側設有阻擋Y射線的板狀鉛屏蔽為4塊，分別是內側鉛屏蔽層(la、 lb、 lc、 ld)，其材料為Pb-2，總厚度為50 150 mm。
9. 根據權利要求
l所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所述 的長方形外殼(17)的上、下、前、后及外側的板狀慢化層及吸收層為板狀屏蔽 慢化層(10)、板狀屏蔽吸收層(11、 12)、板狀鉛屏蔽層(13)。
10. 根據權利要求
9所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所述的板狀屏蔽吸收層(11、 12)分別為采用8 15mm厚鎘板(12)，以及20 40 mm厚的含硼聚乙烯板(11)。
11. 根據權利要求
9所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所 述的在外殼(17)的下方，在下部鉛屏蔽與下屏蔽吸收層(15)之間設置碳鋼支 撐板(16)。
12. 根據權利要求
1所述的燃料破損緩發中子探測裝置，其特征在于所 述的探測器(2)設置在堆坑內的高溫區，放大器和成形器(6)安裝在反應堆的 上屏蔽層內，處理器(4)、顯示與報警終端(5)等安裝在控制室。
專利摘要
本實用新型公開了一種探測燃料元件破損用的緩發中子探測裝置。該裝置包括探測站、探測器、放大器和成形器、處理器、顯示與報警終端等幾部分，各部分之間通過電纜連接。其中探測站為長方形，在長方形外殼的中間放置中子探測器及探測器導管，圍繞探測器導管設有針對緩發中子的慢化層，內側設有阻擋γ射線的板狀鉛屏蔽。為了消減本底中子的干擾，除了朝向反應堆堆芯的內側外，在的長方形外殼的上、下、前、后及外側都設有針對本底中子的板狀慢化層及吸收層。本實用新型的鉛屏蔽、慢化層及吸收層都采用板狀，可疊放改變厚度，插拔方便，便于安裝和拆換。同時避免了將鈉引出所帶來的安全風險。
文檔編號G21C17/02GKCN201242880SQ200820132806
公開日2009年5月20日 申請日期2008年8月6日
發明者劉浩杰, 劉玉璞, 李蔚方, 蔣廷三 申請人:中國原子能科學研究院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan