[发明专利]一种用于反应堆内中子能谱实时测量的装置

说明书

本发明属于核辐射探测技术领域，涉及一种用于反应堆内中子能谱实时测量的装置。所述的装置包括多个光纤探头、多条光纤、电路模块及计算机数据处理系统，每个光纤探头包括光纤末端及涂覆在光纤末端的探测材料，用于产生闪烁光；每条光纤一端连接每个光纤探头，另一端连接电路模块，用于传输闪烁光；电路模块用于将光纤探头产生的闪烁光的信号转换并放大为数字信号；计算机数据处理系统用于接收来自电路模块的数字信号数据进行处理，并给出每个光纤探头所在位置处的中子谱。利用本发明的装置，可以实时获取信号并给出光纤探头所在位置处的中子能谱分布，从而克服现有的活化片测量技术需要进行多次辐照及解谱，获取能谱需要很长时间的缺陷与不足。

技术领域

本发明属于核辐射探测技术领域，涉及一种用于反应堆内中子能谱实时测量的装置。

背景技术

中子分布的测量对于反应堆及中子发生器的研究是非常重要的。目前有多种方法可用于此类测量。BF₃或³He正比计数管可用于中子的实时测量，但此类探测器通常难以伸入诸如燃料元件间隙内的狭窄空间。近年来，国际上开发了一种小型光纤中子探测器，该类探测器的体积可做到1mm³甚至更小，便于伸入反应堆中且可进行中子的实时测量。

该类小型光纤中子探测器的探测系统的组成如图1所示。闪烁光通过探头10进入石英光纤11，在驱动单元15的驱动下通过光纤传输进入光电倍增管16，从而转换为电信号后被前置放大器17放大到探测水平。前置放大器17与多道分析器18相连接，从而得到光子谱信息，并转换为探头所在处的中子通量密度信息，传输给计算机19。

该类小型光纤中子探测器中的探头结构的如图2所示。探头10包括传导光纤11、光学屏蔽层12、闪烁物质13及铝帽14。光学屏蔽层12包覆在传导光纤11非顶端的外侧；闪烁物质13由种子转换体与ZnS:Ag混合而成，并涂覆在传导光纤11顶端；铝帽14包覆在闪烁物质13的外侧。中子转换体可为⁶Li、²³⁵U、²³²Th、或²³⁸U等，其中⁶Li与²³⁵U通常用于热中子测量，²³²Th与²³⁸U通常用于快中子测量。

上述光纤中子探测器产生闪烁光、转换与放大信号的原理以ZnS:Ag与⁶Li混合而成的闪烁物质为例解释如下。

闪烁物中⁶Li与热中子可发生⁶Li(n，t)⁴He反应，式中，t为氚核，⁴He为α粒子。α粒子及氚核与闪烁物中ZnS:Ag发生作用，可产生闪烁光。闪烁光进入光纤，并通过光纤传输进入光电倍增管(PMT)，转换为电信号后被前置放大器(Amp.)放大到探测水平。与前置放大器相连接的设备为多道分析器。通过上述设备得到的光子谱信息，可转换为探头所在处的中子通量密度信息。

上述光纤中子探测器用于反应堆内中子通量密度测量时，具有可实时获取数据、可快速给出分析结果、分辨率高等优点。

但现有技术的该类光纤中子探测器一套设备仅能进行一种中子(如快中子或慢中子)的测量，而不能进行多种中子的同时测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于反应堆内中子能谱实时测量的装置，以解决现有的活化片测量技术需要进行多次辐照及解谱，获取能谱需要很长时间的技术问题。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种用于反应堆内中子能谱实时测量的装置，所述的装置包括多个光纤探头、与光纤探头数量对应的光纤、电路模块及计算机数据处理系统，

每个所述的光纤探头包括光纤末端及涂覆在光纤末端的探测材料，用于产生闪烁光；

每条所述的光纤一端连接每个所述的光纤探头，另一端连接所述的电路模块，用于传输所述的光纤探头产生的所述的闪烁光；