一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头及方法与流程

本发明涉及核电站乏燃料中子吸收材料老化评估领域，特别是涉及一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头及方法。

背景技术：

1、乏燃料组件贮存格架是核电站乏燃料贮存系统的核心设备，主要用于核反应堆卸出燃料组件的贮存。为实现安全可靠的高密度贮存，通常在贮存格架中布置含有中子吸收材料（如硼、钐、镉等）的中子吸收面板，以吸收乏燃料裂变产生的中子，保证乏燃料水池的临界安全。

2、由于中子吸收材料是保证燃料贮存格架满足临界安全的关键环节，根据核安全部门的监管要求，需要定期进行乏燃料贮存格架中子吸收体的在役检查，以证明中子吸收材料的有效性。目前，国内核电厂采用悬挂试验样片并定期抽检的方式。如cn209343788u设计了一种中子吸收材料试片悬挂装置；cn117238542a提出一种乏燃料中子吸收体材料老化状态评估方法，通过将挂片取出进行检测确定样片中中子吸收毒物的含量，确认其是否满足设计要求，能否在设计寿期内继续发挥功能，以便评估是否需要燃料格架进行更换或采取修复措施，确保燃料贮存安全可靠。

3、但现有技术中，采用挂片评估中子吸收材料的有效性存在一定的不足：第一，需要提前制定监督计划，并在乏燃料水池悬挂足够数量的挂片；第二，挂片需要定期取出、送检等，工作量较大；第三，在乏池内，仅在典型区域布置试件，获得该布置区域内中子吸收面板内毒物含量的间接代表值，无法对中子吸收材料的面密度进行直接测量。

技术实现思路

1、本发明提供一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头及方法，用于解决现有技术中采用挂片评估中子吸收材料有效性的方法存在数量大、工作量大和无法对中子吸收材料的面密度进行直接测量的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提出了一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头，该探头包括连接组件、源探头和检测探头，连接组件的末端安装源探头和检测探头，乏燃料格架四周布置中子吸收面板，连接组件将源探头和探测探头放置在相邻乏燃料格架中。

4、在一些实施例中，连接组件包括两根杆状结构，连接组件的一根杆状结构的末端安装源探头，连接组件的另一根杆状结构的末端安装检测探头；源探头和检测探头平行设置；连接组件具备长度调节功能，实现源探头和探测探头之间距离的调节。

5、在一些实施例中，探头还设有取源工装，取源工装用于将中子源安装在源探头上或将中子源从源探头上取下。

6、在一些实施例中，源探头包括探头外壳，源探测器慢化体，源前侧慢化体，中子源和准直孔，探头外壳内部设置中子源安装位，中子源通过取源工装定位布放在源探头内，源探测器慢化体贴合布置在中子源周围区域，包裹中子源非测量方向，源探测器慢化体将除测量方向外的快中子慢化为热中子并散射到测量方向上；源前侧慢化体紧贴中子源正对测量方向的前端面，源前侧慢化体用于将中子源测量方向上的快中子进行慢化；准直孔开设在源前侧慢化体中心位置，与中子源出射中子的测量方向同轴对齐；源探测器慢化体、源前侧慢化体、中子源和准直孔封装在探头外壳中。

7、在一些实施例中，探测器探头包括中子探测器、中子吸收体、中子屏蔽体和探测探头外壳，中子探测器采用阵列布置，中子探测器设置在靠近源探头的中子源测量方向的一侧；中子吸收体设置在中子探测器外侧，中子吸收体用于吸收中子；中子屏蔽体设置在中子吸收体外侧，中子屏蔽体用于防止中子源侧部分快中子在探测器侧慢化后产生的散射计数效应；中子探测器、中子吸收体和中子屏蔽体封装在探测探头外壳中。

8、在一些实施例中，中子探测器设置4个探头，中子探测器用于对穿过中子吸收面板并到达探测器的热中子计数，中子探测器通过电缆与后端处理电路进行连接。

9、在一些实施例中，中子源采用252cf和am-be，源探测器慢化体为聚乙烯慢化体，准直孔为梯形孔结构；中子探测器采用he3中子探测器或bf3中子探测器，探测器探头的尺寸与源探头的尺寸相同。

10、本发明提出了一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查方法，该方法包括：

11、步骤一：将源探头和探测器探头安装在连接组件上；

12、步骤二：通过取源工装将中子源安装至源探头上并进行紧固；

13、步骤三：对中子吸收面板进行毒物面密度测量。

14、在一些实施例中，步骤一中在安装源探头和探测器探头时将探测器探头的中子探测器电缆与外部的处理电路进行连接。

15、在一些实施例中，步骤三具体包括：

16、步骤3.1：通过现场吊车将连接双探头的连接组件吊装至待检测目标格架上方，通过现场吊车将源探头和探测器探头放入目标格架内部，将待检测中子吸收面板置于源探头和检测探头中间；

17、步骤3.2：按照预设的步长和速度提升探头，通过后端处理电路读取中子探测器的计数值，安装计算面密度。

18、实施本发明具有以下有益效果：

19、1、本发明提出一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头及检查方法，该发明基于中子透射法，在源探头中设置中子源，通过探测探头对透过中子吸收面板的中子进行计数，从而计算中子吸收面板中中子毒物的面密度。相比于传统通过挂片间接评估中子毒物面密度的方式，本发明提供的方案可在乏燃料水池任意格架、任意中子吸收面板以及任意高度方向上，实现对中子毒物面密度在线、实时的测量。

20、2、本发明提出一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头及检查方法，该发明中的源探头和探测探头根据核电站乏燃料格架的尺寸进行设计，通过连接组件上设置的安装孔位调整源探头和探测探头之间的间距，可适用于不同尺寸、不同间距的乏燃料格架的检测需求。该发明中源探头中的中子源为可拆卸结构，在检测完成后可通过专用容器进行回收，确保中子源的管理控制要求及工作人员的辐射安全。

1.一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头，其特征在于，所述探头包括连接组件（1）、源探头和检测探头，所述连接组件（1）的末端安装所述源探头和检测探头，乏燃料格架四周布置中子吸收面板（5），连接组件（1）将所述源探头和探测探头放置在相邻乏燃料格架中。

2.根据权利要求1所述的一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头，其特征在于，所述连接组件（1）包括两根杆状结构，所述连接组件（1）的一根杆状结构的末端安装源探头，所述连接组件（1）的另一根杆状结构的末端安装检测探头；所述源探头和检测探头平行设置；所述连接组件（1）具备长度调节功能，实现源探头和探测探头之间距离的调节。

3.根据权利要求1所述的一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头，其特征在于，所述探头还设有取源工装（2），所述取源工装（2）用于将中子源（34）安装在所述源探头上或将中子源（34）从源探头上取下。

4.根据权利要求3所述的一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头，其特征在于，所述源探头包括探头外壳，源探测器慢化体（32），源前侧慢化体，中子源（34）和准直孔（35），所述探头外壳内部设置中子源（34）安装位，所述中子源（34）通过取源工装（2）定位布放在所述源探头内，所述源探测器慢化体（32）贴合布置在中子源（34）周围区域，包裹中子源（34）非测量方向，所述源探测器慢化体（32）将除测量方向外的快中子慢化为热中子并散射到测量方向上；所述源前侧慢化体紧贴中子源（34）正对测量方向的前端面，源前侧慢化体用于将中子源（34）测量方向上的快中子进行慢化；所述准直孔（35）开设在所述源前侧慢化体中心位置，与中子源（34）出射中子的测量方向同轴对齐；所述源探测器慢化体（32）、源前侧慢化体、中子源（34）和准直孔（35）封装在探头外壳中。

5.根据权利要求4所述的一种乏燃料格架中子吸收面板（5）硼10面密度检查探头，其特征在于，所述探测器探头包括中子探测器（41）、中子吸收体（42）、中子屏蔽体（43）和探测探头外壳（44），所述中子探测器（41）采用阵列布置，所述中子探测设置在靠近源探头的中子源（34）测量方向的一侧；所述中子吸收体（42）设置在所述中子探测器（41）外侧，所述中子吸收体（42）用于吸收中子；所述中子屏蔽体（43）设置在所述中子吸收体（42）外侧，所述中子屏蔽体（43）用于防止中子源（34）侧部分快中子在探测器侧慢化后产生的散射计数效应；所述中子探测器（41）、中子吸收体（42）和中子屏蔽体（43）封装在探测探头外壳（44）中。

6.根据权利要求5所述的一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头，其特征在于，所述中子探测器（41）设置4个探头，中子探测器（41）用于对穿过中子吸收面板（5）并到达探测器的热中子计数，所述中子探测器（41）通过电缆与后端处理电路进行连接。

7.根据权利要求6所述的一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查探头，其特征在于，所述中子源（34）采用252cf和am-be，源探测器慢化体（32）为聚乙烯慢化体，所述准直孔（35）为梯形孔结构；所述中子探测器（41）采用he3中子探测器（41）或bf3中子探测器（41），探测器探头的尺寸与源探头的尺寸相同。

8.一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查方法，所述方法采用权利要求1-7任意一项所述的探头，其特征在于，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查方法，其特征在于，所述步骤一中在安装源探头和探测器探头时将探测器探头的中子探测器（41）电缆与外部的处理电路进行连接。

10.根据权利要求8所述的一种乏燃料格架中子吸收面板硼10面密度检查方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：