一种基于碘化钠探测器的多路符合N-13监测仪的制作方法

本发明属于核辐射防护，具体涉及一种基于碘化钠探测器的多路符合n-13监测仪。

背景技术：

1、压水堆一回路压力边界是指带放射性的，高温高压的主冷却剂密闭循环回路，它由反应堆压力容器、蒸汽发生器(一次侧)、稳压器、主循环泵等设备以及它们之间的管系组成。一回路压力边界完整性破坏将导致一回路冷却剂异常泄漏，直接影响反应堆正常运行，并可能对动力装置附近工作人员的健康造成危害。因此，对一回路压力边界泄漏的监测是确保反应堆正常运行与安全，保障核动力装置工作人员健康和人身安全的重要措施。

2、目前对于反应堆一回路泄漏的放射性监测方法主要有堆舱内中惰性气体总β放射性测量、i-131放射性比活度测量、放射性气溶胶比活度测量、以及一回路反冲质子活化产物放射性测量这四种方法。其中前三种方法主要监测对象为一回路泄漏到安全壳中的裂变产物，反应堆内的裂变产物活度极度受燃耗深度影响，有很强的积累效应。同时一回路冷却剂内的裂变产物活度浓度也会因燃料完整程度、一回路冷却剂物理化学性质和反应堆工作情况的变化而发生巨大波动，且这些变化往往是难以预料的。因此一回路冷却剂内的裂变产物活度浓度稳态值虽然可以计算，但常发生难以预料的瞬态变化。利用稀有气体，碘等裂变产物进行一回路泄漏监测能够发现一回路低水平泄漏，但无法定量一回路泄漏率能够通过监测堆舱内气载放射性物质的活度浓度变化，发现一回路边界的泄漏情况。

3、反冲质子活化产物放射性测量目前主要为n-13气体放射性测量和f-18气溶胶放射性测量。n-13和f-18寿命适当短，在一回路中的活度浓度可以由中子通量决定，无积累效应。在确定堆型后，n-13和f-18的活度浓度可仅由反应堆近期(几小时内)的功率曲线精确算出。因此可通过n-13和f-18进行一回路泄漏率监测。

4、n-13气体测量和f-18气溶胶测量二者相比，n-13气体测量的优势在于一回路泄漏后，气体的逸出受泄漏点周围包覆材料影响很小，输运过简单，可以较直接的由测得的n-13活度浓度计算一回路泄漏率。n-13的衰变方式为β+衰变，产生的正电子通过和负电子的电子对湮灭效应，会产生两束出射方向相反，能量为511kev的γ射线。通过符合测量来探测这两束射线γ射线，可以实现n-13放射性气体的测量。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，利用n-13气体输运模型简单的特点，提供一种用于监测反应堆一回路泄漏的多路符合n-13监测仪，提高n-13气体监的探测效率，并计算一回路泄漏率。

2、本发明的目的是通过如下技术措施来实现的。

3、一种基于碘化钠探测器的多路符合n-13监测仪，包括探测装置和信号处理装置，所述探测装置包含5个碘化钠探测器、取样腔室、进气管、出气管和铅屏蔽，所述碘化钠探测器进行辐射测量，且探测器的闪烁体和光电倍增管采用一体化封装设计，所述取样腔室储存待测气体，所述进气管、出气管为待测气体的流通提供路径，所述铅屏蔽包覆碘化钠探测器和取样腔室，阻挡外界γ射线的干扰；所述探测装置和信号处理装置之间通过多芯电缆连接，所述信号处理装置为探测装置提供低压电源，收集探测装置的5路脉冲信号，进行时间符合分析，计算符合探测的计数率，从而推算n-13气体的活度浓度，进行就地显示和超阈值报警；所述监测仪具备n-13放射性气体活度浓度测量的功能。

4、在上述技术方案中，所述取样腔室的形状为立方体，进气管、出气管位于取样腔室底部，进气管和出气管错位分布。

5、在上述技术方案中，5个碘化钠探测器与取样腔室采用以下布置方式：取样腔室的四周侧壁外侧分别布置4个探测器，侧壁碘化钠闪烁体与对应的光电倍增管各四个，围绕取样腔室四周对称分布，取样腔室的上方布置1个探测器。

6、在上述技术方案中，探测装置和信号处理装置之间通过多芯电缆连接，信号处理装置为探测装置提供±12v电源和gnd，5个探测器的脉冲输出通过5路芯线输出至信号处理装置。在探测装置内部，5个探测器工作所需的高压和低压供电，均由高压板提供。

7、本发明采用5个立方体结构的碘化钠探测器，布置在取样腔室的四周和顶部。待测气体通过进气管进入到取样腔室内部，当n-13在其中产生衰变时，最终产生的两束γ光子大概率会在两个不同的闪烁体内沉积能量，经过光电倍增管的转换和前置放大电路的增益，两个探测器输出的电信号输出至后端信号处理装置。由于两束光子是同时产生的，所以两路信号在时间上具有相关性。信号处理装置通过对数字化波形进行分析，将同一时间窗内的两路信号判定为一次n-13衰变产生的符合测量结果。探测装置的5个探测器，每两个探测器之间均可实现符合测量，故共可产生10路符合信号，大大提高了探测效率。

技术特征：

1.一种基于碘化钠探测器的多路符合n-13监测仪，其特征在于：包括探测装置和信号处理装置，所述探测装置包含5个碘化钠探测器、取样腔室、进气管、出气管和铅屏蔽，所述碘化钠探测器进行辐射测量，且探测器的闪烁体和光电倍增管采用一体化封装设计，所述取样腔室储存待测气体，所述进气管、出气管为待测气体的流通提供路径，所述铅屏蔽包覆碘化钠探测器和取样腔室，阻挡外界γ射线的干扰；所述探测装置和信号处理装置之间通过多芯电缆连接，所述信号处理装置为探测装置提供低压电源，收集探测装置的5路脉冲信号，进行时间符合分析，计算符合探测的计数率，从而推算n-13气体的活度浓度，进行就地显示和超阈值报警；所述监测仪具备n-13放射性气体活度浓度测量的功能。

2.根据权利要求1所述的基于碘化钠探测器的多路符合n-13监测仪，其特征在于：所述碘化钠探测器采用一体化封装设计，具体地立方体的碘化钠闪烁体和光电倍增管封装在金属壳内部，光电倍增管引脚引出至金属壳外部，与分压板及前放电路板相连。

3.根据权利要求1所述的基于碘化钠探测器的多路符合n-13监测仪，其特征在于：所述取样腔室的形状为立方体，进气管、出气管位于取样腔室底部，进气管和出气管错位分布。

4.根据权利要求1所述的基于碘化钠探测器的多路符合n-13监测仪，其特征在于：5个碘化钠探测器与取样腔室采用以下布置方式：取样腔室的四周侧壁外侧分别布置4个探测器，取样腔室的上方布置1个探测器。

技术总结
本发明属于核辐射防护技术领域，提供一种基于碘化钠探测器的多路符合N‑13监测仪，包括探测装置和信号处理装置，所述探测装置包含5个碘化钠探测器、取样腔室和铅屏蔽，所述碘化钠探测器进行辐射测量，且探测器的闪烁体和光电倍增管采用一体化封装设计，所述取样腔室储存待测气体，所述铅屏蔽包覆碘化钠探测器和取样腔室，阻挡外界γ射线的干扰；所述探测装置和信号处理装置之间通过多芯电缆连接，所述信号处理装置收集探测装置的5路脉冲信号，进行时间符合分析，计算符合探测的计数率，推算N‑13气体的活度浓度。本发明监测仪能有效提高N‑13气体监的探测效率，并计算一回路泄漏率。

技术研发人员：王轶,黄欣杰,邓文康,章红雨,李瑞,梁英超,蔺常勇
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16