液态金属反应堆装置的杂质沉积监测方法及装置与流程
本技术涉及核电，尤其涉及一种液态金属反应堆装置的杂质沉积监测方法及装置。
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，从而释放铁fe、铬cr、镍ni、钴co等腐蚀产物到液态金属中成为杂质。杂质可能会继续溶解于液态金属中，也可能会形成难溶颗粒并发生上浮、悬浮或沉积。而沉积在构件或传热壁面的难溶杂质可能会堵塞流道、影响传热，从而严重危害装置的正常安全运行。
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杂质沉积。目前通常是在运行结束后，对液态金属进行取样检查分析来获取杂质的沉积状态，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杂质沉积监测方法及装置，旨在解决相关技术中无法在液态金属装置正常运行时进行杂质沉积监测的技术问题。
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杂质沉积监测方法，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，得到所述示踪核素的至少两条特征γ射线在各个时间节点下分别对应的净计数率；其中，所述液态金属中掺杂有包含示踪核素的杂质，所述目标区域为所述液态金属反应堆装置的装置壁的部分区域，任意两条特征γ射线的能量不同；
4、根据各个时间节点与初始时刻的时间间隔以及单次放射性活度测量的测量时长，对各个时间节点下所述示踪核素的至少两条特征γ射线分别对应的净计数率进行衰变修正，得到修正净计数率；其中，所述初始时刻为液态金属反应堆装置开始运行的时刻；
5、基于预设杂质分布对应关系以及目标时间节点下所述至少两条特征γ射线的修正净计数率，确定所述目标时间节点下所述目标区域的杂质分布状态。
6、在本技术一实施例中，所述至少两条特征γ射线包括第一特征γ射线和第二特征γ射线；
7、所述通过伽马探测器在多个时间节点下分别对目标区域进行示踪核素的放射性活度测量，得到所述示踪核素的至少两条特征γ射线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至少两条特征γ射线峰，以确定所述示踪核素的至少两条特征γ射线分别对应的总计数；
9、根据预获取的本底计数、相对应的测量时间以及第一特征γ射线对应的总计数，得到所述示踪核素的第一特征γ射线对应的净计数率；
10、根据预获取的本底计数、相对应的测量时间以及第二特征γ射线对应的总计数，得到所述示踪核素的第二特征γ射线对应的净计数率。
11、在本技术一实施例中，所述根据预获取的本底计数、相对应的测量时间以及第一特征γ射线对应的总计数，得到所述示踪核素的第一特征γ射线对应的净计数率，包括：
12、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；
13、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；
14、将所述示踪核素的总计数率与所述本底计数率相减，得到所述第一特征γ射线对应的净计数率。
15、在本技术一实施例中，所述根据预获取的本底计数、相对应的测量时间以及第二特征γ射线对应的总计数，得到所述示踪核素的第二特征γ射线对应的净计数率，包括：
16、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；
17、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；
18、将所述示踪核素的总计数率与所述本底计数率相减，得到所述第二特征γ射线对应的净计数率。
19、在本技术一实施例中，所述根据各个时间节点与初始时刻的时间间隔以及单次放射性活度测量的测量时长，对各个时间节点下所述示踪核素的至少两条特征γ射线分别对应的净计数率进行衰变修正，得到修正净计数率，包括：
20、基于各个时间节点与所述初始时刻的时间间隔以及第一衰变修正系数算法分别计算各个时间节点分别对应的第一衰变修正系数；
21、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各个时间节点对应的第二衰变修正系数；
22、基于各个时间节点对应的第一衰变修正系数和第二衰变修正系数，对所述示踪核素的至少两条特征γ射线分别对应的净计数率进行衰变修正，得到修正净计数率。
23、在本技术一实施例中，所述预设杂质分布对应关系中包含杂质不同分布状态分别对应的参考比值；
24、所述基于预设杂质分布对应关系以及目标时间节点下所述至少两条特征γ射线的修正净计数率，确定所述目标时间节点下所述目标区域的杂质分布状态，包括：
25、基于所述目标时间节点下所述至少两条特征γ射线的修正净计数率，确定净计数率比值；
26、根据所述净计数率比值，从所述预设杂质分布对应关系的多个参考比值中确定与所述净计数率比值匹配的目标参考比值；
27、从所述预设杂质分布对应关系中确定所述目标参考比值对应的目标杂质分布状态。
28、在本技术一实施例中，在基于预设杂质分布对应关系以及目标时间节点下所述至少两条特征γ射线的修正净计数率，确定所述目标时间节点下所述目标区域的杂质分布状态之前，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杂质迁移的过程中，杂质沉积在液态金属反应堆装置的装置壁的内壁面或者杂质分布在液态金属中的情况下，采集伽马探测器对所述示踪核素探测得到的至少两条特征γ射线分别对应的谱密度；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、基于杂质沉积在装置壁的内壁面的情况下，至少两条特征γ射线分别对应的谱密度，确定杂质沉积状态对应的第一参考比值；
31、基于杂质分布在液态金属中的情况下，至少两条特征γ射线分别对应的谱密度，确定杂质溶解状态对应的第二参考比值。
32、第二方面，本技术实施例提供一种杂质沉积监测装置，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，得到所述示踪核素的至少两条特征γ射线在各个时间节点下分别对应的净计数率；其中，所述液态金属中掺杂有包含示踪核素的杂质，所述目标区域为所述液态金属反应堆装置的装置壁的部分区域；所述净计数率用于确定所述目标区域的杂质分布状态，任意两条特征γ射线的能量不同；
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杂质沉积监测方法及装置，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至少两条特征γ射线分别对应的净计数率。由于示踪核素存在放射性衰变效应，根据各个时间节点与初始时刻之间的时间间隔以及单次测量的测量时长，可以对至少两条特征γ射线分别对应的净计数率进行衰变修正。基于目标时间节点下至少两条特征γ射线的修正净计数率，结合预设的杂质分布对应关系，可以确定该目标区域在目标时间节点下的杂质分布状态。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杂质的沉积状态监测与分析。相较于原有的运行结束后取样分析的方式，能够实时获取到杂质的沉积状态，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、安全化的杂质沉积监测，还能够为核反应堆运行过程中的维护提供便利。