[发明专利]一种核燃料组件高能X射线无损检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无损检测装置，尤其涉及一种应用于核燃料组件的高能X射线无损检测装置。

背景技术

现有技术中利用X射线对物体内部结构进行透射检测并获取扫图像的技术已有广泛应用。但是一般情况下探测对象本身没有任何辐射，针对核燃料组件的高能X射线探测，探测对象本身发出强辐射，采用普通的X射线技术很难得到好的探测结果，甚至探测系统很难运转正。

原因如下：（1）核设施中反应堆的核心部件是核燃料组件，本身具有高放射性，高放射性燃料组件的检测系统，核燃料组件的高放射性首先要求探测装置置放在符合要求的屏蔽室内，另外探测系统中的每一个部分或设备都要进行放射性屏蔽设计，否则设备或元器件将被破坏而不能正常工作，因而普通X射线装置不能用于探测核燃料组件的。（2）辐照后的核燃料组件的高放射性将会给探测环境带来很大干扰，也就是说噪声干扰本底很大，如果采用普通探测方法不会得到高空间分辨率的图像，甚至无法得到核燃料组件的三维成像。

中国专利《对盛有放射性液体的容器壁的无损探测的方法和装置》，公开号：CN1076279A，公开了一种盛有放射性液体的容器壁的无损探测的方法和装置，具体为：容器中盛有在其中均匀分布有发出γ射线的放射性元素的液体，一光子探测器位于靠近壁测量区域的外表面处,对穿过壁上测量区域的液体中放射性元素所发出光子数进行测量,并将之与穿过壁上参照区域的光子数进行比较,从而推导出在壁上测量区域是否存在着缺陷,测量装置包括一位于平行光管一端的光子探测器,平行光管由重金属制成,其中穿过有槽或窗口。

上述专利采用光子探测器对放射性的液体进行探测，但该放射性液体的容器壁与核燃料组件相比，其放射性不可比拟，核燃料组件除了产生伽马射线、也产生部分中子，会带来一些干扰本底，并且存在上述两项原因，不能得到上述的三维成像。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核燃料组件高能X射线无损检测装置，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种核燃料组件高能X射线无损检测装置，其包括一加速器系统、一探测采集系统、一图像处理重构系统和一远程控制系统，其中，

所述加速度系统包括一射线机头和一前准直器单元，所述射线机头在所述远程控制系统的控制下，按照预设的高、低能X射线探测脉冲时序向核燃料组件发射高、低能X射线；所述前准直器单元，置放在所述射线机头的出束端，用以对X射线流进行准直；

所述探测采集系统包括一采集输出单元和一采集系统屏蔽机构，所述采集输出单元接收经过所述核燃料组件的高、低能X射线的电信号，并处理得出被探测物质的密度分布；所述采集系统屏蔽机构，其将所述探测采集系统的元件屏蔽在其内，其采用铅屏蔽材料，所述铅屏蔽材料的厚度通过蒙特卡洛方法将辐照后核燃料组件不同时期发射的γ射线的强度与高能X射线的强度进行比较计算而得出；

所述图像处理重构系统，其采用分水岭算法和水平集相结合的算法对接收的图像信息进行处理；

所述远程控制系统，其控制所述加速度系统、探测采集系统和图像处理重构系统，并且利用蒙塔卡罗方法设定加速器系统对于不同X射线脉冲时序，以及探测采集系统的输出时序。

较佳的，所述探测采集系统还包括一中子慢化单元、一探测器阵列模块和一后准直器单元，其中，

所述后准直器单元与所述前准直器单元的开关控制状态同步，分别受所述远程控制单元的控制，按照预先设置的准直缝隙尺寸打开两个准直器；

所述中子慢化单元至于所述后准直器前方，以屏蔽和吸收来自所述核燃料组件裂变产生的中子；

所述探测器阵列模块置于所述后所述准直器单元后方，其将射入的光子信号转换为电信号；

所述采集系统屏蔽机构设置在所述后准直器单元的后方。

较佳的，所述采集系统屏蔽机构的铅屏蔽材料的厚度的确定过程为：确定卸料后核燃料组件的特定时期的放射性强度及高能X射线强度；根据上述确定的射线强度，查找辐射防护标准体系表，找出不同能量X射线及γ射线的半减弱层厚度值d₀，近似算出所需铅屏蔽厚度d；利用蒙特卡洛方法模拟计算高能X射线及核燃料组件的强γ射线穿过该近似计算的铅屏蔽厚度之后的射线强度，分析透过铅屏蔽层后的射线对探测采集系统中模块及元件的影响，确定最终的铅屏蔽层厚度。

较佳的，利用蒙特卡洛方法确定衰减后的X射线强度的计算公式为（1）、（2）；