液态金属反应堆装置的腐蚀监测方法及腐蚀监测装置与流程

本技术涉及核电，尤其涉及一种液态金属反应堆装置的腐蚀监测方法及腐蚀监测装置。

背景技术：

1、目前，基于液态金属所具有的熔点低、沸点高、导热性好、化学稳定性高等优点，核反应堆中通常会采用液态金属作为一回路的冷却剂，例如纯铅、铅铋合金、铅锂合金等。

2、然而，液态金属在高温环境下，会对常见的结构材料（如铁基钢、镍基合金等）产生极强的腐蚀性，从而导致承载液态金属的装置发生装置壁腐蚀减薄甚至导致装置壁穿孔，影响装置的边界完整性，还有可能导致液态金属发生泄漏。

3、由于液态金属正常运行状态下的环境温度较高，且液态金属不透明，导致常规的ccd相机、全息成像等光学成像技术无法用来监测装置是否发生材料腐蚀。目前通常是在运行结束后，对装置进行检查分析来获取装置壁的腐蚀情况，分析结果存在一定的滞后性，从而对核反应堆的监测和维护造成了一定困难。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种液态金属反应堆装置的腐蚀监测方法及腐蚀监测装置，旨在解决相关技术中无法在液态金属的液态金属反应堆装置正常运行时进行材料腐蚀情况的监测的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种液态金属反应堆装置的腐蚀监测方法，方法包括：

3、在液态金属反应堆装置装填有液态金属的腐蚀环境下，通过伽马探测器在多个时间节点下分别对同一目标区域进行示踪核素的放射性活度测量，得到所述示踪核素在各个时间节点下分别对应的净计数率；其中，所述目标区域为所述液态金属反应堆装置的装置壁中包含有示踪核素的部分区域；

4、根据第一时间节点和第二时间节点的时间间隔以及单次放射性活度测量的测量时长，对所述第一时间节点对应的第一净计数率进行修正，得到修正后的第一净计数率；

5、根据第一时间节点和第二时间节点的时间间隔以及单次放射性活度测量的测量时长，对所述第二时间节点对应的第二净计数率进行衰变修正，得到修正后的第二净计数率；

6、基于预设标定对应关系、修正后的第一净计数率以及修正后的第二净计数率，确定所述目标区域的装置壁的厚度减薄量；其中，所述标定对应关系为净计数率的比值与厚度的对应关系。

7、在本技术一实施例中，所述通过伽马探测器在多个时间节点下分别对同一目标区域进行示踪核素的放射性活度测量，得到所述示踪核素在各个时间节点下分别对应的净计数率，包括：

8、在各个时间节点下，通过伽马探测器采集所述目标区域的γ能谱，并从所述γ能谱中提取所述示踪核素的特征γ射线峰，以确定所述示踪核素的总计数；

9、根据所述示踪核素的总计数、预获取的本底计数以及相对应的测量时间，计算得到所述示踪核素对应的净计数率。

10、在本技术一实施例中，所述根据所述示踪核素的总计数、预获取的本底计数以及相对应的测量时间，计算得到所述示踪核素对应的净计数率，包括：

11、将所述示踪核素的总计数与相对应的测量时长相除，得到所述示踪核素的总计数率；

12、将所述预获取的本底计数与相对应的测量时长相除，得到本底计数率；

13、将所述示踪核素的总计数率与所述本底计数率相减，得到所述示踪核素对应的净计数率。

14、在本技术一实施例中，所述第一时间节点为液态金属反应堆装置开始运行的初始时刻；

15、所述根据第一时间节点和第二时间节点的时间间隔以及单次放射性活度测量的测量时长，对所述第一时间节点对应的第一净计数率进行修正，得到修正后的第一净计数率，包括：

16、基于第一时间节点和第二时间节点的时间间隔以及第一衰变修正系数算法计算所述第一时间节点对应的第一衰变修正系数；

17、基于单次放射性活度测量的测量时长以及第二衰变修正系数算法计算所述第一时间节点对应的第二衰变修正系数；

18、基于所述第一时间节点对应的第一衰变修正系数和第二衰变修正系数对所述第一净计数率进行衰变修正，得到修正后的第一净计数率。

19、在本技术一实施例中，所述第一时间节点为液态金属反应堆装置开始运行的初始时刻；

20、所述根据第一时间节点和第二时间节点的时间间隔以及单次放射性活度测量的测量时长，对所述第二时间节点对应的第二净计数率进行衰变修正，得到修正后的第二净计数率 ，包括：

21、基于第一时间节点和第二时间节点的时间间隔以及第一衰变修正系数算法计算所述第二时间节点对应的第一衰变修正系数；

22、基于单次放射性活度测量的测量时长以及第二衰变修正系数算法计算所述第二时间节点对应的第二衰变修正系数；

23、基于所述第二时间节点对应的第一衰变修正系数和第二衰变修正系数对所述第二净计数率进行衰变修正，得到修正后的第二净计数率。

24、在本技术一实施例中，所述基于预设标定对应关系、修正后的第一净计数率以及修正后的第二净计数率，确定所述目标区域的装置壁的厚度减薄量，包括：

25、基于修正后的第一净计数率以及修正后的第二净计数率，确定归一化净计数率；

26、从所述标定对应关系中确定所述归一化净计数率对应的所述目标区域的装置壁的平均厚度；

27、基于所述目标区域的装置壁的初始厚度和所述平均厚度，确定所述目标区域的装置壁的厚度减薄量。

28、在本技术一实施例中，在基于预设标定对应关系、修正后的第一净计数率以及修正后的第二净计数率，确定所述目标区域的装置壁的厚度减薄量之前，所述方法还包括：

29、基于液态金属反应堆装置的几何模型，在模拟液态金属反应堆装置的装置壁腐蚀减薄的过程中，在装置壁处于不同实际厚度情况下，采集伽马探测器对所述示踪核素探测得到的实际谱密度；其中，所述几何模型为用户根据所述液态金属反应堆装置的装置结构与材料参数进行构建得到；

30、基于所述装置壁在初始厚度下对应的初始谱密度以及各个实际厚度下分别对应的实际谱密度，构建归一化谱密度与厚度的对应关系；所述归一化谱密度为各个实际谱密度与所述初始谱密度的比值；

31、将所述归一化谱密度与厚度的对应关系确定为标定对应关系。

32、第二方面，本技术实施例提供一种腐蚀监测装置，所述装置包括：

33、伽马探测器，包括探头结构以及与所述探头结构连接的信号处理模块，所述伽马探测器用于在液态金属反应堆装置装填有液态金属的腐蚀环境下，在多个时间节点下分别对同一目标区域进行示踪核素的放射性活度测量，得到所述示踪核素在各个时间节点下分别对应的净计数率；其中，所述目标区域为所述液态金属反应堆装置的装置壁中包含有示踪核素的部分区域；所述净计数率用于确定所述目标区域的装置壁的厚度减薄量；

34、准直屏蔽组件，所述准直屏蔽组件围绕所述探头结构，所述准直屏蔽组件朝向所述装置壁设置有准直孔；所述探头结构用于通过所述准直孔接收示踪核素的放射射线；

35、隔热组件，设置于所述准直屏蔽组件与所述装置壁之间。

36、在本技术一实施例中，所述探头结构包括：

37、底座；

38、高纯锗晶体；

39、杯体，设置于所述底座上，用于容纳所述高纯锗晶体；

40、外层端盖，设置于所述杯体的开口端，用于与所述杯体形成密闭的内部腔体，并保障放射射线射入至所述内部腔体内。

41、在本技术一实施例中，所述准直屏蔽组件为铅材质，所述底座、所述杯体以及所述外层端盖为铝材质。

42、本技术实施例提供一种液态金属反应堆装置的腐蚀监测方法及腐蚀监测装置，在液态金属反应堆装置装填有液态金属所形成的腐蚀环境下，可以通过预设的伽马探测器在不同时间节点下对同一目标区域进行示踪核素的放射性活度测量，以得到各个时间节点下示踪核素的净计数率。由于示踪核素存在放射性衰变效应，根据其中两个时间节点之间的时间间隔以及单次测量的测量时长，可以分别对两个净计数率进行衰变修正。基于两个衰变修正后的净计数率的比值，结合预设的标定对应关系，可以得到两个时间节点下装置壁的厚度的比值，以其中一个时间节点下装置壁的厚度作为基准，即可得到两个时间节点所经过的时间区间内，该目标区域的装置壁的厚度减薄量。通过上述实施方式，可以在核反应堆正常运行的情况下，对装填液态金属的液态金属反应堆装置进行装置壁的腐蚀情况监测与分析。相较于原有的运行结束后取样分析的方式，能够实时获取到装置壁的腐蚀情况，改善了原有的运行结束后取样分析方式所存在的滞后性问题，实现长周期、高精度、安全化的腐蚀监测，还能够为核反应堆运行过程中的维护提供便利。