Po濃度的快速檢測系統及方法

2023-06-07 04:42:26

Po濃度的快速檢測系統及方法
【專利摘要】本發明涉及液態鉛鉍合金中210Po濃度的快速檢測系統和方法，通過測量210Po衰變產生的特徵γ射線，定量分析液態鉛鉍合金中210Po含量。本發明的積極效果是：提出了一種原理簡單、操作型強的210Po濃度分析檢測系統和方法，適用於液態鉛鉍合金為冷卻劑的快堆一迴路冷卻劑中210Po濃度的快速檢測。
【專利說明】一種液態鉛鉍合金中21°P〇濃度的快速檢測系統及方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種分析檢測系統和方法，通過Y射線能譜分析，實現液態鉛鉍合金 中21°P〇濃度的快速檢測。

【背景技術】
[0002] 在液態鉛鉍合金為冷卻劑的快中子反應堆中，中子輻照鉍會產生21°Po,由於 21°Po 具有極毒性，在反應堆運行或退役期間，需要對反應堆壓力容器和一迴路中的21°P〇進行提 取分離，由此產生液態鉛鉍合金中21°P〇的分析檢測需求。
[0003] 21°Po具有很強的a輻射，半衰期為138. 3天。21°Po的傳統分析檢測方法包括量熱 法、a能譜或a計數法。量熱法適合於體積小但釋熱量大的樣品，樣品中21°Po的放射性活 度需要達到居裡級，才能獲得比較好的測量精度，且由於達到穩定熱平衡的時間較長，量熱 法測量21°P〇也不能滿足快速分析的檢測要求。a能譜或a計數法測量的靈敏度很高，但21°P〇半衰期較短，比活度較大，因此a能譜或a計數法通常用於測量21°P〇含量極低的樣 品。並且a粒子的穿透能力弱，待測樣品和探測器探頭之間不能遮擋，必須進行近距離敞 開式的測量，因此a能譜或a計數法測21°P〇也存在探測器易汙染的問題。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在於：克服現有技術的不足，提供一種液態鉛鉍合金中21°P〇濃度的 快速檢測系統和方法，實現液態鉛鉍合金中21°P〇濃度的快速檢測。
[0005] 本發明技術解決方案：
[0006] 1、一種液態鉛鉍合金中21°P〇濃度的快速檢測系統，其系統特徵在於包括：取樣 口、壓機、Y探測器、相應的電子學設備、數據處理系統；取樣口獲得的樣品冷卻後採用壓 機進行壓制，壓制後的薄片安裝在探測器前進行探測，探測信號經過相應的電子學設備和 數據處理系統處理，通過分析計算得到液態鉛鉍合金中21°P〇濃度。
[0007] 2、一種液態鉛鉍合金中21°Po濃度的快速檢測方法，其方法特徵在於包括以下步 驟：
[0008] (1)取樣一定量液態鉛鉍合金並使其自然冷卻凝固；
[0009] (2)用壓機將凝固後的固體鉛鉍合金壓製成一定厚度和大小的均勻薄片；
[0010] (3)將固體鉛鉍合金薄片安裝在Y探測器探頭前；
[0011] (4) Y探測器探測固體鉛鉍合金薄片中21°P〇發射的特徵Y射線；
[0012] (5)探測信號經過電子學設備和數據處理系統進行信號處理和數據處理後，得到 Y射線強度；
[0013] (6)計算分析得到液態鉛鉍合金中21°Po含量。
[0014] 所述步驟（1)液態鉛秘合金的取樣量為5g?IOg ;
[0015] 所述步驟（2)壓制的固體鉛秘合金薄片厚度為0. 5mm ;
[0016] 所述步驟（3)的安裝使Y探測器非探測窗口的側面和樣品室均被鉛屏蔽層包圍， 減少Y射線本底；
[0017] 所述步驟（4)測量的21qPo特徵Y射線的能量為803. IkeV。
[0018] 本發明與現有技術相比的優點在於：
[0019] (I)210Po的Y放射性分支比非常低，僅約十萬分之一，因此210Po的Y射線測量常 常被忽略。在鉛鉍快堆一迴路冷卻劑介質中，具有相對高含量的21°P〇濃度，使得通過測量 特徵Y射線強度確定21°P〇濃度成為可能。液態鉛鉍合金具有溫度高、密度大、導熱性好、 熔點低的特點，直接測量液態鉛鉍合金中21°P〇的特徵Y射線強度，需要在樣品室設計加熱 保溫層維持液態鉛鉍合金溫度，與Y探測器特別是半導體型Y探測器需要低溫環境矛盾， 而且樣品室空間有限需要外加屏蔽，也使得直接測量液態鉛鉍合金中21°P〇的特徵Y射線 強度困難。此外液態鉛鉍合金粘度大，容易沾汙樣品容器形成固定本底。
[0020] 為此，本發明採用了待液態鉛鉍合金冷卻後，用壓機壓製成一定厚度的固態鉛鉍 合金薄片，通過探測固態鉛鉍合金薄片中發射的21°P〇特徵Y射線強度，得到固態鉛鉍合金 中21°P〇濃度。測量固態鉛鉍合金薄片的一種好處是不容易沾汙樣品室和儀器形成固定本 底，而固態鉛鉍合金硬度低使得壓制固體鉛鉍合金薄片很容易實現，壓製成薄片可以減少 鉛鉍合金對Y射線的自吸收，提高測量精度。
[0021] (2)由於量熱法、a能譜或a計數法測21°Po的局限性，本發明的一種用於液態鉛 鉍合金中21°P〇濃度快速分析檢測的系統和方法，通過合理的樣品前處理工藝設計，並利用 Y探測器測量21°P〇衰變產生的特徵Y射線，實現液態鉛鉍合金中21°P〇的快速檢測。
[0022] (3)本發明原理簡單；分析流程短、分析速度快，分析精度高；適用於鉛鉍快堆一 迴路冷卻劑介質中21°P〇濃度的快速檢測，也適用於液態鉛鉍合金為冷卻劑的ADS系統（加 速器驅動次臨界系統）一迴路冷卻劑介質中21°P〇濃度的快速檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本發明系統的組成框圖和本發明方法的實現流程圖。

【具體實施方式】
[0024] 如圖1所示，本發明系統含以下幾個組成部分：
[0025] (1)取樣口，取樣口為獲得原始樣品；
[0026] (2)壓機，對冷卻後原始樣品進行壓制處理；
[0027] (3) Y探測器，用來探測Y射線；
[0028] (4)電子學設備，用來對探測信號進行預處理和處理；
[0029] (5)數據處理系統，用來獲取數據和處理數據，獲得Y射線強度。
[0030] 如圖1所示，本發明實現流程如下：
[0031] (1)取樣一定量液態鉛鉍合金並使其自然冷卻凝固；
[0032] (2)用壓機將凝固後的固體鉛鉍合金壓製成一定厚度和大小的均勻薄片；
[0033] (3)將固體鉛鉍合金薄片安裝在Y探測器探頭前；
[0034] (4) Y探測器探測固體鉛鉍合金薄片中21°P〇發射的特徵Y射線；
[0035] (5)探測信號經過電子學設備和數據處理系統進行信號處理和數據處理後，得到 Y射線強度；
[0036] (6)計算分析得到液態鉛鉍合金中21°Po含量。
[0037] 實施實例1 :以下給出本發明的【具體實施方式】舉例。
[0038] (1)使用標準Y源對Y探測器進行能量刻度和效率刻度，得803. IkeV附近，探測 器效率為9.6% ;
[0039] (2)從液態鉛鉍合金容器中取少量液態鉛鉍合金於不鏽鋼金屬板上，待其自然冷 卻凝固，稱其質量為8. 2g ;
[0040] (3)用壓機將凝固後的固體鉛秘合金壓製成0. 5mm厚度的均勻薄片，0. 5mm厚度的 薄片可以保證21°P〇發射的特徵Y射線充分穿透；
[0041] (4)將固體鉛鉍合金薄片安裝在Y探測器探頭；
[0042] (5) Y能譜測量固體鉛鉍合金薄片中803. IkeV的Y射線強度，600秒探測到Y 射線計數1126個；
[0043] (6)計算得到液態鉛鉍合金中21°Po含量，計算公式如下：

【權利要求】
1. 一種液態鉛鉍合金中21°P〇濃度的快速檢測系統，其特徵在於包括：取樣口、壓機、Y 探測器、相應的電子學設備、數據處理系統；取樣口獲得的樣品冷卻後採用壓機進行壓制， 壓制後的薄片安裝在探測器前進行探測，探測信號經過相應的電子學設備和數據處理系統 處理，通過分析計算得到液態鉛鉍合金中21°P〇濃度。
2. -種液態鉛鉍合金中21°P〇濃度的快速檢測方法，其特徵在於包括以下步驟： (1) 取樣一定量液態鉛鉍合金並使其自然冷卻凝固； (2) 用壓機將凝固後的固體鉛鉍合金壓製成一定厚度和大小的均勻薄片； (3) 將固體鉛鉍合金薄片安裝在Y探測器探頭前； (4) y探測器探測固體鉛鉍合金薄片中21°P〇發射的特徵Y射線； (5) 探測信號經過電子學設備和數據處理系統進行信號處理和數據處理後，得到Y射 線強度； (6) 計算分析得到液態鉛鉍合金中21°Po含量。
3. 根據權利要求2所述的液態鉛鉍合金中21°Po濃度的快速檢測方法，其特徵在於：所 述步驟（1)液態鉛鉍合金的取樣量為5g?10g。
4. 根據權利要求2所述的液態鉛鉍合金中21°Po濃度的快速檢測方法，其特徵在於：所 述步驟（2)壓制的固體鉛鉍合金薄片厚度為0. 5_。
5. 根據權利要求2所述的液態鉛鉍合金中21°Po濃度的快速檢測方法，其特徵在於：所 述步驟（3)的安裝使Y探測器非探測窗口的側面和樣品室均被鉛屏蔽層包圍。
6. 根據權利要求2所述的液態鉛鉍合金中21°Po濃度的快速檢測方法，其特徵在於：所 述步驟（4)測量的21°Po特徵Y射線的能量為803. IkeV。
【文檔編號】G01T1/167GK104407371SQ201410817368
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月24日 優先權日:2014年12月24日
【發明者】王海霞, 梅華平, 黨同強 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院