[发明专利]极低水平超铀核素放射性废物包检测系统

说明书

本发明公开了一种极低水平超铀核素放射性废物包检测系统，涉及核设施退役、放射性废物治理技术领域，以实现α比活度水平未达到超铀核素解控标准的放射性废物包进行有效检测，降低核素不均匀分布对测量结果的影响。该系统包括铅屏蔽室、铅屏蔽盖、铜屏蔽层、系统内部圆柱形支撑单元、探测器组件、数字化γ谱获取多道分析器、控制系统，所述探测器组件包括NaI闪烁体、NaI配套支撑架、光电倍增管。本发明能实现低水平乃至解控水平放射性废物监控、评估、分类等，且不限于含239Pu废物的高灵敏检测，可推广应用于核电废物的分类检测与处置技术领域，对含钚废物的最小可探测α比活度达到85Bq/kg以下，能够为放射性废物安全处置及最小化管理提供关键支撑。

技术领域

本发明涉及核设施退役、放射性废物治理技术领域，具体为一种极低水平超铀核素放射性废物包检测系统。更具体地，本发明提供一种用于超铀核素的放射性废物包检测系统，可直接应用于核电厂、燃料元件加工厂、核设施退役、军用反应堆运行、核材料加工、放射性废物收贮等产生的极低水平放射性废物、环境土壤样品、植物样品等的α或γ辐射比活度的高灵敏分析与准确评估，满足含超铀核素低水平乃至解控水平放射性废物检测与判断标准的要求。

背景技术

在核设施运行、退役、核技术应用及放射性废物治理等过程中，必将产生大量包含超铀核素的放射性废物。而包含超铀核素的放射性废物的暂存库容压力、安全风险、废物分类、处置成本、废物分类检测技术的相对滞后，甚至是不平衡发展、最小化等问题，对我们赖以生存的环境辐射安全，及核事业的创新驱动力，构成严重威胁，要彻底解决这些问题的关键在于发展高灵敏、高效率的放射性废物检测技术。

基于传统的或现有的放射性废物测量技术、方法及处置方案等，往往是以重屏蔽（如铅）下的高纯锗、塑料闪烁体及其组合为探测器，实现对废物包内出射伽马的有效检测及其分析与评估。但现有的系统探测效率较低、空间不均匀性很差，体积庞大，主要存在以下几方面问题：①检测灵敏度低；②只能给废物包内出射伽马的比活度水平；③很难可靠获得满足放射性废物分类检测技术要求的α比活度水平；④废物包内核素不均匀分布对评估结果的不确定度影响很大；⑤不利于核活动现场推广应用。

如“New high-throughput measurement systems for radioactive wastessegregation and free release”、“Testing and Performance Validation of aShielded Waste Segregation and Clearance Monitor Designed for the Measurementof Low Level Waste-13043”文献中分别介绍了以高纯锗、塑料闪烁体及其组合为探测器的放射性废物测量系统的性能、γ辐射最小可探测比活度、探测效率的空间均匀性等，采用γ射线积分计数方法，在一定范围内能够满足低水平放射性废物测量要求，实现了对γ辐射在数十Bq/kg以下的废物的可靠检测。

然而，塑料闪烁体能量分辨本领较差，无法识别废物中的放射性核素种类，只能借助高纯锗（HPGe）完成核素种类判断。其次，因其探测效率低，要达到极低水平放射性废物的测量需较长的谱收集时间。同时，还需设计足够厚的屏蔽体。因此，不可避免地会造成系统体积庞大、成本高、移动性能差等问题，难以用于核活动现场检测乃至废物的α比活度分析与评估。

因此，研制一种体积小、精度高、兼顾α与γ比活度分析、测量时间短且具有快速移动性的极低水平超铀核素的放射性废物检测系统具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极低水平超铀核素放射性废物包检测系统，以实现α比活度水平未达到超铀核素解控标准的放射性废物包进行有效检测，降低核素不均匀分布对测量结果的影响。本发明能实现低水平乃至解控水平放射性废物监控、评估、分类等，且不限于含239Pu废物的高灵敏检测，可推广应用于核电废物的分类检测与处置技术领域，对含钚废物的最小可探测α比活度达到85Bq/kg以下，能够为放射性废物安全处置及最小化管理提供关键支撑。