輻射環(huán)境檢測(cè)技術(shù)新進(jìn)展

1、《輻射環(huán)境檢測(cè)技術(shù)新進(jìn)展》 —反應(yīng)堆乏燃料檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn) 姓名：XXXX 學(xué)號(hào)：XXXXXX 學(xué)院：XXXXXX 201X年XX月XX日,,,乏燃料包殼完整性檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展,一,,,,匯報(bào)目錄,CONTENTS,

2、一、乏燃料包殼完整性檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展,乏燃料又稱輻照核燃料。它含有大量未用完的可增殖材料238U或232Th，未燒完的和新生成的易裂變材料239Pu、235U或233U以及核燃料在輻照過(guò)程中產(chǎn)生的镎、镅、鋦等超鈾元素，另外還有裂變?cè)?0Sr、137Cs、99Tc等。,一、乏燃料包殼完整性檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展,乏燃料經(jīng)過(guò)冷卻后把有用核素提取出來(lái)或把乏燃料直接貯存?，F(xiàn)階段，反應(yīng)堆反應(yīng)后的乏燃料一般暫存于專門(mén)建設(shè)的乏燃料水池中。由于乏燃料中

3、的裂變產(chǎn)物只有極少部分為穩(wěn)定元素外，大多具有極強(qiáng)的β/γ放射性，還有對(duì)安全性較為重要的氚。乏燃料會(huì)發(fā)出各種極強(qiáng)的射線和中子，并由此伴隨著熱量釋放。此外乏燃料中不少元素還具有相當(dāng)強(qiáng)的生物毒性。所以，對(duì)乏燃料各項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè)就顯得尤為重要,一、乏燃料包殼完整性檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展,乏燃料包殼完整性檢測(cè)對(duì)于乏燃料組件的破損檢測(cè)，國(guó)際上通用、成熟的方法是通過(guò)某手段對(duì)乏燃料組件進(jìn)行取樣，再對(duì)樣品進(jìn)行定性分析，通過(guò)分析樣品中是否含有133xe、133m

4、xe、135Xe、 138Xe、85mKr、87Kr、88Kr、13lI、132I、133I、134I、135I、134Cs、137Cs等核素來(lái)判斷與之對(duì)應(yīng)乏燃料組件的包殼情況。中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所,一、乏燃料包殼完整性檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展,乏燃料包殼完整性檢測(cè)中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院以燃料元件破損后裂變產(chǎn)物向冷卻劑釋放的理論為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)分析反應(yīng)堆冷卻劑放射性活度來(lái)估計(jì)破損燃料元件的數(shù)量、破損尺寸和位置的方法，并

5、用此方法對(duì)大亞灣核電站1號(hào)機(jī)組第2循環(huán)燃料性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，研發(fā)了一套本破損診斷程序 南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院基于活性炭對(duì) 85Kr 吸附特性來(lái)檢測(cè)退役核燃料元件包殼破裂的技術(shù)，給出了測(cè)量原理及測(cè)量系統(tǒng)。方法是通過(guò)測(cè)量活性炭所吸收的85Kr所放出β射線的計(jì)數(shù)率的大小，來(lái)判斷退役核燃料元件包殼是否破裂，該測(cè)量系統(tǒng)對(duì)β射線的探測(cè)效率大于40%，對(duì)β射線的本底計(jì)數(shù)率為0.84 Counts?min–1。,,,乏燃料包

6、殼完整性檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展,一,,,,匯報(bào)目錄,CONTENTS,二、乏燃料燃耗檢測(cè)研究進(jìn)展,乏燃料燃耗是指反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中核燃料的消耗程度，消耗掉的燃料數(shù)量。測(cè)定乏燃料的燃耗，在核動(dòng)力的工業(yè)應(yīng)用、核安全和核燃料的轉(zhuǎn)換方面都具有重要意義。測(cè)量燃耗的主要方法破壞檢測(cè)法無(wú)損檢測(cè)法,二、乏燃料燃耗檢測(cè)研究進(jìn)展,破壞法是指將乏燃料元件進(jìn)行切割和化學(xué)方法處理，使它完全溶解。再對(duì)所得溶解樣品中的核燃料和裂變產(chǎn)物進(jìn)行定量分析和同位素分析，便可計(jì)算

7、燃耗。破壞法測(cè)定燃耗常采用的方法共沉淀、溶劑萃取、離子交換、蒸餾等化學(xué)分離方法，射線的絕對(duì)測(cè)量和能譜測(cè)量，質(zhì)譜、分光光度、X射線熒光等物理和物理化學(xué)分析方法,二、乏燃料燃耗檢測(cè)研究進(jìn)展,無(wú)損檢測(cè)法是指不破壞核燃料元件就進(jìn)行燃耗測(cè)定，可以快速地測(cè)量大量樣品和燃料元件中燃耗的分布情況。無(wú)損檢測(cè)采用的方法測(cè)定易裂變核素或所選定的裂變產(chǎn)物的γ放射性，測(cè)定易裂變核素的自發(fā)裂變中子，在中子激活下測(cè)定易裂變核素裂變時(shí)的瞬發(fā)中子和緩發(fā)中子，測(cè)定

8、輻照核燃料元件的β、γ放射性產(chǎn)生的熱量等。隨著技術(shù)的發(fā)展，無(wú)損檢測(cè)法的精度也不斷的在提高。,二、乏燃料燃耗檢測(cè)研究進(jìn)展,美國(guó)設(shè)計(jì)的叉形探測(cè)器采用無(wú)源中子測(cè)量方法和總γ測(cè)量方法?？偊糜糜跍y(cè)量冷卻時(shí)間及燃耗的軸向分布，它的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、測(cè)量迅速。無(wú)源中子法用于測(cè)量燃耗，其特點(diǎn)是對(duì)燃耗的測(cè)量非常靈敏和準(zhǔn)確，代表的是乏燃料組件整體內(nèi)的平均燃耗效應(yīng)。該方法同樣具有設(shè)備簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。,二、乏燃料燃耗檢測(cè)研究進(jìn)展,清華大學(xué)HT

9、R-10 燃耗自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)燃耗測(cè)量?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果表明，該方法邏輯準(zhǔn)確、可靠性高，能夠有效避免人為因素造成的誤操作。該系統(tǒng)采用量系統(tǒng)的探測(cè)器采用高純鍺(H PGe)γ譜儀。通過(guò)測(cè)量134Cs、137Cs等核素的的放射性活度，分析計(jì)算出乏燃料的燃耗。大亞灣核電站總 γ 測(cè)量了乏燃料組件燃耗的軸向燃耗分布。用無(wú)源中子測(cè)量獲得了乏燃料組件的燃耗、總钚含量和總裂變物質(zhì)含量，它們的誤差分別小于1.6%、1.2%和1.8%。采用高分辨γ

10、測(cè)量獲得了乏燃料組件的燃耗和冷卻時(shí)間，它們的誤差均小于 5.0%。,二、乏燃料燃耗檢測(cè)研究進(jìn)展,中國(guó)原子能科學(xué)研究院設(shè)計(jì)并制作一套基于 CdZnTe 探測(cè)器的可移動(dòng)式水下乏燃料燃耗測(cè)量裝置，用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)存水池中乏燃料組件的燃耗和軸向燃耗分布。該裝置由室溫γ譜儀系統(tǒng)，超聲測(cè)距系統(tǒng)和數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸系統(tǒng) 3部分組成。采用CdZnTe探測(cè)器代替HPGe在燃耗測(cè)量方面具有一定優(yōu)勢(shì)，CdZnTe 探測(cè)器體積小，不需要液氮冷卻，可與較輕便的準(zhǔn)直屏蔽器組

11、成便攜式測(cè)量裝置。,,,,乏燃料包殼完整性檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展,一,,,,匯報(bào)目錄,CONTENTS,通過(guò)對(duì)反應(yīng)堆乏燃料檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行調(diào)研和學(xué)習(xí)，經(jīng)過(guò)分析總結(jié)，結(jié)論如下：現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外對(duì)反應(yīng)堆乏燃料的測(cè)量主要集中在測(cè)量其燃耗和破損儀器、設(shè)備的研究。對(duì)其乏燃料某些參數(shù)檢測(cè)的研究相對(duì)較弱，例如釋氚、釋熱、生物毒性等參數(shù)的檢測(cè)等。對(duì)乏燃料的檢測(cè)目前主要通過(guò)遠(yuǎn)距離無(wú)損檢測(cè)輔助計(jì)算機(jī)計(jì)算等方式進(jìn)行。新的形式的測(cè)量?jī)x器設(shè)備和測(cè)量原理有待進(jìn)一步的研究和

12、開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)檢測(cè)儀器主要依靠進(jìn)口為主，自主研發(fā)具有較大的必要性。,三、結(jié)論,參考文獻(xiàn),[1]BENDER S, HEIDRICH B, ÜNLÜ K. Compton suppressed LaBr3 detection system for use in nondestructive spent fuel assay [J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics

13、Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 0): [2]蘇容波, 夏文友, 吳中義等. 水下干式儲(chǔ)存取樣的乏燃料破損檢測(cè)技術(shù) [J]. 原子核物理評(píng)論, 2012, 29(4): 384-7.[3]ROSSA R, BORELLA A, VAN DER MEER K. Investigation of

14、the Self-Interrogation Neutron Resonance Densitometry applied to spent fuel using Monte Carlo simulations [J]. Annals of Nuclear Energy, 2015, 75(0): 176-83.[4]蘇容波, 黃憲果, 涂俊等. 反應(yīng)堆乏燃料組件的破損檢測(cè) [J]. 輻射防護(hù), 2010, 06): 379-82+

15、96.[5]李蘭, 楊洪潤(rùn). 壓水堆核電廠燃料元件破損診斷方法 [J]. 核動(dòng)力工程, 2008, 04): 135-9.[6]屈國(guó)普, 凌球, 郭蘭英等. 一種用于退役核燃料元件包殼的破裂檢測(cè)技術(shù) [J]. 核技術(shù), 2005, 06): 476-8.[7]董明理, 盧文廣, 劉國(guó)良等. 核電站乏燃料組件燃耗測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)和大亞灣乏燃料組件燃耗測(cè)量 [J]. 中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào), 2005, 00): 205-6.

16、[8]金惠民，劉大鳴. 動(dòng)力堆乏燃料組件燃耗的非破壞性分析 [J]. 原子能科學(xué)技術(shù), 1996, 02): 185-92.[9]朱榮保, 王時(shí)舉, 楊留成等. 用直接γ能譜法破壞性測(cè)定核反應(yīng)堆輻照燃料燃耗 [J]. 核科學(xué)與工程, 1983, 04): 330-7+29+8.[10]鄭玉來(lái), 李建華, 趙永剛等. 蒙特卡羅方法在CZT探測(cè)器測(cè)量乏燃料組件燃耗中的應(yīng)用 [J]. 原子能科學(xué)技術(shù), 2012, 11): 1368

17、-71.[11]李桃生, 方棟. 核燃料的燃耗測(cè)量方法綜述 [J]. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù), 2005, 06): 286-91.[12]MING-LI D, WEN-GUANG L, GUO-LIANG1 L, et al. Improvements on Nuclear Power Plant Burnup Measurement System and Burnup Measurements of Daya Bay Spent

18、 Fuel Assemblies [J]. Annual Report for China Institute of Atomic Energy, 2005, 00): [13]董明理, 劉大鳴, 佟伯庭. 燃耗信用的應(yīng)用及核實(shí)燃耗的測(cè)量技術(shù) [J]. 原子能科學(xué)技術(shù), 1999, 01): 92-7.[14]李桃生, 方棟, 李紅等. 10MW高溫氣冷堆的燃耗測(cè)量研究 [J]. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù), 2006, 02): 12

19、9-31+36.[15]馬濤, 胡守印, 梁錫華, et al. HTR-10燃耗自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) [J]. 核動(dòng)力工程, 2007, 03): 56-60.[16]唐春和. HTR-10燃料元件的制造和發(fā)展趨勢(shì) [J]. 核標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量與質(zhì)量, 2006, 03): 2-12.[17]閆威華, 張立國(guó), 張釗等 HTR-PM中燃耗測(cè)量方法研究和測(cè)量系統(tǒng)原型研制 [J]. 原子核物理評(píng)論, 2014, 03): 366-73.[1