Устройство неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов

Устройство неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО НЕРАЗРУШАНЩЕГО АКТИВАЦИОННОГО АНАЛИЗА ДЛИННОМЕРНЫХ ОБРАЗЦОВ, содержащее источник облучения , камеру облучения и камеру измерения , транспортную систему с препаратопроводом , радиационную защиту, блоки управления и обработки информации , отличающееся тем, что, с целью повьшения точности анализа , в том числе при определении содержания легких стабильных элементов путем сокращения временного интервала между облучением и измерением , a также повышения производительности анализа, препаратопровод выполнен в виде жесткой прямой конструкции с возможностью перемещения вдоль оси на заданньй шаг, a камера, облучения и камера измерения смонти (П рованы в единое целое с препаратопроводом. л г I INc т . i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАДИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

„80 о 031302 (51)4 G 01 N 23/222

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИД"ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3235689/18-25 (22) 15. 01. 81 (46) 30.04.87. Бюл. N- 16 (72) В.Ф. Кононов, В.И. Мелентьев и В.В. Овечкин (53) 539.1.06(088.8) (56) Под ред. Лобанова Е.М. и Хуснутдинова P.È. Активационный анализ.

Из-во ФАН, Ташкент, 1971, с.230-341.

Меп1оче Н.О. et аl Calefornium

252eissay system for PBR-tupe йар1

pils. Nuc}ear Technology 1973, 20, Ф 2, р. 124-133.

Егиазаров Б.Г. и др. Измерительная техника в инструментальном нейтронно-активационном анализе. М.: Атомиздат. с. 115-158. (54) (57) УСТРОЙСТВО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО

АКТИВАЦИОННОГО АНАЛИЗА ДЛИННОМЕРНЫХ

ОБРАЗЦОВ, содержащее источник облучения, камеру облучения и камеру из-мерения, транспортную систему с препаратопроводом, радиационную защиту, блоки управления и обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности анализа, в том числе при определении содержания легких стабильных элементов путем сокращения временного интервала между облучением и измерением, а также повышения производительности анализа, препаратопровод выполнен в виде жесткой прямой конструкции с возможностью перемещения вдоль оси на заданный шаг, а камера,. Е облучения и камера измерения смонтированы в единое целое с препаратопроводом.

103 I302

Изобретение относится к области активационного анализа и может применяться для определения включений стабильных элементов (кислорода,азота, фтора и др.) в снаряженных протяженных твэлах широкого класса на основе окисного, смешанного и карбидного топлива.

Известно устройство для активациоиного определения стабильных элементов в общем объеме образца,состоящее из источника активации, например нейтронного генератора, транспортной системы с препаратопроводом для перемещения исследуемого образца, регистрирующей аппаратуры наведенного излучения и блока обработки полученной информации, которые управляются с пульта с определенной временной последовательностью.

Однако из-за ограниченных размеров камер облучения и регистрации и, главным образом; постоянного положения камер облучения и регистрации относительно источника активации и детектора наведенной активности, а также наличия изгибов препаратопровода невозможен анализ протяженного снаряженного твэла длиною 0,5 м и более.

Можно проводить анализ только отдельных частей расчлененной сборки твэла, которые нужно помещать в специальные транспортные контейнеры, размеры которых определяются конструкцией камер облучения и регистрации.

Такой анализ отдельных участков . твэла связан с разрушением и расходованием ценных изделий твэла и может привести к загрязнению оборудования, персонала и окружающей среды высокотоксичными и радиоактивными веществами. Анализ является непрямым, малодостоверным, поскольку не исключается возможность внесения дополнительных включений в фактическое содержание определяемых элементов в изготовляемом твэле, а малая производительность известных решений связана с необходимостью герметизации высокотоксичного ядерного топлива в специальных транспортных контейнерах.

Известно устройство для неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов, содержащее изотопный источник нейтронов на основе С-252, окруженный замедлителем нейтронов, камеру облучения, блок детектирования с радиационным экраном, механическую. транспортную систему.

Недостатком его является невозможность проведения анализа на содержание легких стабильных элементов (кисI лород, азот, фтор и т.д.), так как используется источник С-252 и транспортная система не обеспечивает необходимого быстродействия при перемещении твэла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов, содержащее источник облучения, камеру облучения и камеру измерения, транспортную систему с препаратопроводом, радиационную защиту, блоки управления и обработки информации.

Устройство в качестве источника нейтронов содержит нейтронный генератор, а транспортная система выполнена в виде пневмопочты.с гибкими препаратопроводами из полиэтилена.

В этой системе, ввиду ограничен25 ных размеров камер облучения и регистрации, невозможности их продольного перемещения, а также из-за гибкой и изогнутой конструкции препаратопровода, протяженный твэл для анализа следует расчленять на отдельные части и упаковывать в герметичные транспортные контейнеры.

Все эти операции проводят в специальных камерах в среде инертного газа для устранения окисления ядерно35 ro топлива.

Затем упакованные образцы расчлененного твэла анализируют традиционным способом: облучают, посылают по препаратопроводу из,камер облучения

40 в камеру регистрации, детектируют наведенную активность и по ее величине определяют количественное содержание данного элемента в исследуемой части твэла.

Очевидно, что выбранный для анализа из готовой партии твэл лишь косвенно отражает действительное содержание определяемых элементов во всей партии и, следовательно, такой косвенный анализ не является достоверным. Ири этом общее время анализа одного твэла составляет непропорционально большую величину с учетом операций, связанных только с упаковкой образца в герметичный контейнер.

Целью изобретения является повьппение точности анализа, в том числе при определении содержания легких

1031302 4

55 стабильных элементов путем сокращения временного интервала между облучением и измерением, а также повышение производительности анализа.

Это достигается тем, что в устройстве для неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов, содержащем источник облучения, камеру облучения и камеру измерения, транспортную систему с препаратопроводом, радиационную защиту, блоки управления и обработки информации, препаратопровод выполнен в виде жесткой прямой конструкции с возможностью перемещения вдоль оси на заданный шаг, а камера облучения и камера измерения смонтированы в единое целое с препаратопроводом.

Для проведения анализа твэлов различного диаметра или сечения на твэл надевают соответствующие транспорт/ ные втулки.

На фиг. t приведена блок-схема устройства неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов; на фиг. 2 — функционально-конструктивная схема транспортной системы устройства.

Устройство неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов содержит источник 1 облучения, например нейтронный генератор, транспортную систему 2 с препаратопроводом, выполненным в виде жесткой прямой конструкции, на концах которой смонтированы в виде единого целого камера облучения 3 и камера регистрации 4, детектор 5, окруженный радиационной защитой 6, воздухораспределительное устройство 7 и блок 8 управления и обработки информации.

Транспортная система устройства содержит анализируемый образец 9 с транспортными втулками 10, амортиза-. торы — первый 11 и второй 12, подпружиненные защелки — первую 13 и вторую 14, пневмоцилиндры — первый

15 и второй 16, направляющие 17» шаговый механизм 18, препаратопровод 19.

Устройство работает следующим образом.

До начала анализа на концы анализируемого образца 9 надевают соответствующие транспортные втулки 10 и загружают образец в камеру облучения

3, выполняющую дополнительно роль приемной камеры, где образец фиксируют в определенном положении между штоком первого амортизатора 11 и перsoA защелкой 13.

После облучения в течение времени, которое задается на блоке управления и обработки информации, по команде срабатывает электроклапан воздухораспределительного устройства 7 и сжатый воздух подается в первый пневмоцилиндр 15, что способствует срабаты10 ванию первой защелки 13, закрытой ранее при помощи пружины.

Анализируемый образец под действием сжатого воздуха, перемещаясь по препаратопроводу 19, отжимает вторую защелку 14, проскакивает в камеру регистрации 4 до упора в шток второго амортизатора 12, пружина которого гасит кинематическую энергию образца, и возвращает его до упора во вторую защелку 14. Образец фиксируется между второй защелкой 14 и штоком второго амортизатора 12 в камере регистрации.

По окончании измерения по команде с блока управления срабатывает соответствующий электрокланан воздухорас- пределительного устройства 7, и сжатый воздух приводит в действие второй пневмоцилиндр 16, шток которого отжимает вторую защелку 14. Освобожденный твэл под действием сжатого воздуха возвращается в исходное положение для повторного облучения.

Таким образом обеспечивается воспроизводимость положения твэла при циклическом перемещении его из позиции облучения в позицию измерения и обратно.

Для исследования очередного участка образца препаратопровод 19 перемещают по направляющим 17 на заданный шаг при помощи шагового механизма 18, и процесс измерения повторяют.

Таким образом осуществляется последовательное обследование по всей длине протяженного твэла.

Пример. На макетной установке осуществляют анализ имитатора протяженного твэла длиной 1100 мм и диаметром 7,3 мм на содержание в нем включений кислорода в шести выбранных участках протяженностью по 25 мм.

Имитатор твэла снаряжен таблетками из урана-238 длиной 25 и 50 мм и диаметром 6 мм с различным содержанием кислорода в них. На концы имитатора надевают полиэтиленовые транспортные втулки. Масса имитатора 500 г,что соответствует массе твэла одного из типов.

10313О2

77 7Р .7 g 7D

ВНИИПИ Заказ 1648/3

Тираж 777 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Активацию выбранных участков имитатора проводят в течение 30 с нейтронами энергией 14,5 МэВ, полученными по реакции T(d,n) He на нейтронном генераторе типа НГ-150 И.

Транспортировку имитатора из зоны облучения в зону регистрации íà расстояние 5 м осуществляют при помощи сжатого воздуха при давлении 0 5 атм по препаратопроводу, выполненнЬму из стальной трубы внутренним диаметром

15 мм.

Наведенное излучение регистрируют в течение 30 с при помощи детектора на основе кристалла NaI(TI) диаметром 63х63 мм. Для подавления высокоинтенсивного низкоэнергетического излучения от продуктов деления помещают между камерой регистрации и детектором свинцовый фильтр толщиной 7 мм.

Детектор окружают свинцовой защитой толщиной 100 мм с коллиматором, выполненным таким образом, чтобы одновременно осуществлялась защита детектора от периферийных участков имитатора. Дополнительно детектор защищен от прямого нейтронного излучения теневой защитой из бетона толщиной

20 см и слоем воды толщиною 80 см.

После детектирования исследуемого участка имитатор по команде с пульта возвращают при помощи сжатого воздуха обратно в камеру облучения к мишени нейтронного генератора, и повторяют очередной цикл анализа участка.

Исследование очередного участка имитатора осуществляют путем перемещения всего препаратопровода шаговым механизмом по команде с пульта управления. Детектирование гамма-излучения нуклида N — продукта активации кислорода — провбдят в энергетической области 5, 1-7,4 МэВ. При нейтронном потоке 2 10З с-" за время анализа

4 мин предел обнаружения массового содержания кислорода на уровне 0,09%.

Прн массовом содержании кислорода

0,2% погрешность анализа не превыша10 ет 10 отн.%.

Измерение концентрации кислорода в исследуемых участках имитатора твэла в .пределах погрешности измерения совпадают с введенными количествами.

Применение изобретения позволяет проводить неразрушающий анализ включений стабильных элементов в снаряженном и протяженном твэле, предна20 значенном для последующей эксплуатации в ядерном реакторе, и отбраковку некондиционных твэлов перед их загрузкой в реактор, для предупреждения .преждевременного выхода из строя пакета твэлов при эксплуатации.

Не менее чем в 10 раз повышается про изводительность аналитических операций, связанных с контролем качества тэвла по составу лимитируемых при30 месей. Возрастает достоверность рег зультатов анализа; поскольку устраняются источники дополнительных погрешностей за счет загрязнения отдельных частей твэла (например окисЗ5 ление) в процессе eio расчленения.

Исключается разрушение дорогостоящих компонентов твэла и устраняется возможность загрязнения оборудования, персонала и окружающей среды высоко40 токсичными радиоактивными веществами,