一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测方法及装置

摘要

本发明属于废包壳铀钚含量测量技术领域，具体涉及一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测方法及装置，方法包括如下步骤：步骤S1，根据第一数据建立乏燃料组件的同位素组成信息的数据库；步骤S2，根据与第二数据在数据库中相对应的同位素组成信息作为测量标准；步骤S3，获得射线计数率的第一测量值；步骤S4，获得射线计数率的第二测量值；步骤S5，通过第一测量值和第二测量值得到核素残留比值；步骤S6，判断核素残留比值是否满足溶解清洗操作的标准，如果是，则结束溶解清洗操作；如果否，则对废包壳再次进行溶解清洗操作，并再次执行步骤S3至步骤S5。

权利要求

1.一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测方法，对在进行溶解清洗操作的被测乏燃料组件及所得到的废包壳进行在线测量，包括如下步骤：步骤S1，根据第一数据建立乏燃料组件的同位素组成信息的数据库，所述第一数据指各种乏燃料组件的类型、燃耗深度、运行历史、初始富集度和冷却时间；

步骤S2，根据与第二数据在所述数据库中相对应的同位素组成信息作为测量标准，所述测量标准包括第一核素含量，所述第二数据是指所述被测乏燃料组件的燃耗深度和冷却时间；

步骤S3，获得射线计数率的第一测量值，所述第一测量值是指在所述溶解清洗操作的开始阶段测量所述被测乏燃料组件所得到的射线计数率数值；

步骤S4，获得射线计数率的第二测量值，所述第二测量值是指在所述溶解清洗操作结束后测量所述废包壳所得到的射线计数率数值；

步骤S5，通过所述第一测量值和所述第二测量值得到核素残留比值；

步骤S6，判断所述核素残留比值是否满足所述溶解清洗操作的标准，如果是，则结束所述溶解清洗操作；如果否，则对所述废包壳再次进行所述溶解清洗操作，并再次执行所述步骤S3至所述步骤S5。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是：在所述步骤S2中还包括设定射线计数率的阀值，在所述溶解清洗操作进行中，如果测量到的射线计数率数值超过所述阀值，则认为进行所述溶解清洗操作的系统或设备出现故障，并提示报警。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述射线计数率为中子计数率或总伽马计数率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述数据库中的乏燃料组件的所述同位素组成信息采用模拟计算的方式得到，所述同位素组成信息包括U同位素组成信息、Pu同位素组成信息、关键裂变产物含量和超铀元素含量。

5.用于实现权利要求1-4任一项所述方法的一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测装置，其特征是：包括环绕设置在用于所述溶解清洗操作的溶解槽(3)外围的测量主体(1)，所述测量主体(1)上设有用于探测被测乏燃料组件以及所述废包壳的射线计数率的测量设备。

6.如权利要求5所述的装置，其特征是：所述测量设备能够被操作人员远程控制，实现远程的数据读取、参数设定和开启关闭。

7.如权利要求6所述的装置，其特征是：所述测量设备是中子探测器或者总γ探测器。

说明书

一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于废包壳铀钚含量测量技术领域，具体涉及一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测方法及装置。

背景技术

[0002] 随着我国核事业的快速发展，乏燃料的积累日益增多。乏燃料中含有未烧尽的U235、生成的Pu239等核燃料，以及一些裂变产物和超铀元素。乏燃料组件经冷却后运输至后处理厂首端工艺线，通过剪切机剪切成若干小段后装入开口吊篮内，浸入硝酸等溶解液后进行溶芯，将燃料从外壳中溶出；废包壳就是乏燃料组件经剪切、酸浸及清洗后的残留物；废包壳经过反复浸取并清洗后，通过废包壳测量系统对开口吊篮中的残余的物料进行检测，按照后处理厂首端工艺的要求，废包壳中的残留物应当控制在初始数量的1‰左右，经检测合格的废包壳排入到废物桶内进入后处理尾端工艺线内进行处理处置。

[0003] 国外废包壳的测量基本上都是在溶解结束后，将装有废包壳的开口吊篮放入特定的测量装置进行直接测量，或者将废包壳转入废物桶内，再运入测量装置测量，测量结束后，直接将废包壳转入废物贮存。而我国由于后处理工艺并未成熟，可能需要在对废包壳测量之后，若残留物含量未能达到1‰这个指标，需要将其继续溶解，此时为了减少转运流程，在溶解槽附近直接进行废包壳的定量测量工作就十分的有必要。

[0004] 同时目前国内外对溶解槽进行安全监控通常是通过在其附近安装设备检测溶解过程中溢出的Kr85气体，通过监控测量数据的平稳程度来判断溶解过程的安全性，并不能直接给出重点的关注核素，如U/Pu的实时含量，属于间接性的判断。

发明内容

[0005] 针对以上问题，本发明的目的是设计一种用于乏燃料溶解过程的在线定量分析监测装置，该装置能够实现废包壳的在线原位定量测量与分析。

[0006] 为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测方法，对在进行溶解清洗操作的被测乏燃料组件及所得到的废包壳进行在线测量，包括如下步骤：

[0007] 步骤S1，根据第一数据建立乏燃料组件的同位素组成信息的数据库，所述第一数据包括指各种乏燃料组件的类型、燃耗深度、运行历史、初始富集度、冷却时间；

[0008] 步骤S2，根据与第二数据在所述数据库中相对应的同位素组成信息作为测量标准，所述测量标准包括第一核素含量，所述第二数据是指所述被测乏燃料组件的燃耗深度、冷却时间；

[0009] 步骤S3，获得射线计数率的第一测量值，所述第一测量值是指在所述溶解清洗操作的开始阶段测量所述被测乏燃料组件所得到的射线计数率数值；

[0010] 步骤S4，获得射线计数率的第二测量值，所述第二测量值是指在所述溶解清洗操作结束后测量所述废包壳所得到的射线计数率数值；

[0011] 步骤S5，通过所述第一测量值和所述第二测量值得到核素残留比值；

[0012] 步骤S6，判断所述核素残留比值是否满足所述溶解清洗操作的标准，如果是，则结束所述溶解清洗操作；如果否，则对所述废包壳再次进行所述溶解清洗操作，并再次执行所述步骤S3至所述步骤S5。

[0013] 进一步，在所述步骤S2中还包括设定射线计数率的阀值，在所述溶解清洗操作进行中，如果测量到的射线计数率数值超过所述阀值，则认为进行所述溶解清洗操作的系统或设备出现故障，并提示报警。

[0014] 进一步，所述射线计数率为中子计数率或总伽马计数率。

[0015] 进一步，所述数据库中的乏燃料组件的所述同位素组成信息采用模拟计算的方式得到，所述同位素组成信息包括U同位素组成信息、Pu同位素组成信息、关键裂变产物含量、超铀元素含量。

[0016] 为达到以上目的，本发明还公开了一种用于以上所述的方法的一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测装置，包括环绕设置在用于所述溶解清洗操作的溶解槽外围的测量主体，所述测量主体上设有用于探测被测乏燃料组件以及所述废包壳的射线计数率的测量设备。

[0017] 进一步，所述测量设备能够被操作人员远程控制，实现远程的数据读取、参数设定、开启关闭。

[0018] 进一步，所述测量设备是中子探测器或者总γ探测器。

[0019] 本发明的有益效果在于：

[0020] 而通过本发明所提供的方法和装置，则可以实时的给出溶解槽中关注的重要核素含量随着溶解时间、次数的变化，更加准确可靠，并且本装置采用相对测量方法，并不需要进行预先刻度，测量误差较小。本发明所提供的方法和装置节约了对废包壳的检测时间，减少了人员操作性，避免了操作人员的辐射伤寒，并在一定程度上降低了放射性废液的污染，具有实际应用意义

附图说明

[0021] 图1是本发明具体实施方式中所述的用于乏燃料溶解过程的在线分析监测装置的示意图；

[0022] 图中：1-测量主体(设有裂变室探测器)，2-吊篮(放置有废包壳)，3-溶解槽。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

[0024] 本发明提供的一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测方法，对在进行溶解清洗操作的被测乏燃料组件及所得到的废包壳进行在线测量，包括如下步骤：

[0025] 步骤S1，根据第一数据建立乏燃料组件的同位素组成信息的数据库，第一数据包括指各种乏燃料组件的类型、燃耗深度、运行历史、初始富集度、冷却时间；数据库中的乏燃料组件的同位素组成信息采用模拟计算的方式得到，同位素组成信息包括U同位素组成信息、Pu同位素组成信息、关键裂变产物含量、超铀元素含量等。

[0026] 步骤S2，根据与第二数据在数据库中相对应的同位素组成信息作为测量标准，测量标准包括第一核素含量，第二数据是指被测乏燃料组件的燃耗深度、冷却时间；设定射线计数率的阀值，在溶解清洗操作进行中，如果测量到的射线计数率数值超过阀值，则认为进行溶解清洗操作的系统或设备出现故障，并提示报警；射线计数率为中子计数率或总伽马计数率；由于废包壳就是乏燃料组件经剪切清洗后的残留物，所以废包壳的燃耗深度、冷却时间与相应的乏燃料组件的燃耗深度、冷却时间一致，第二数据可以直接从相应的被测乏燃料组件的标签上读取；

[0027] 步骤S3，获得射线计数率的第一测量值，第一测量值是指在溶解清洗操作的开始阶段测量被测乏燃料组件所得到的射线计数率数值；

[0028] 步骤S4，获得射线计数率的第二测量值，第二测量值是指在溶解清洗操作结束后测量废包壳所得到的射线计数率数值；

[0029] 步骤S5，通过第一测量值和第二测量值得到核素残留比值(残留比值就是废包壳与初始的被测乏燃料组件中物料含量之间的比值)，通过核素残留比值与测量标准中的第一核素含量相乘得到第二核素含量，第二核素含量为废包壳的核素含量；

[0030] 步骤S6，判断核素残留比值是否满足溶解清洗操作的标准，如果是，则结束溶解清洗操作；如果否，则对废包壳再次进行溶解清洗操作，并再次执行步骤S3至步骤S5。

[0031] 如图1所示，本发明还公开了用于上述方法的一种用于乏燃料溶解过程的在线分析监测装置，包括测量主体1，测量主体1环绕设置在用于溶解清洗操作的溶解槽3外围，测量主体1上设有测量设备，测量设备用于探测溶解槽3中的被测乏燃料组件以及废包壳的射线计数率。

[0032] 测量设备能够被操作人员远程控制，实现远程的数据读取、参数设定、开启关闭。

[0033] 测量设备是中子探测器(如裂变室探测器)或者总γ探测器。

[0034] 该装置的在线监测实施操作流程如下(以装有裂变室探测器的用于乏燃料溶解过程的在线分析监测装置为例)：

[0035] 1)根据数据库中的乏燃料组件的同位素组成信息计算给出废包壳中的核素信息；(废包壳就是被测乏燃料组件经过剪切清洗所得到的残留物)

[0036] 2)采用吊装装置将废包壳放入吊篮2，将吊篮2放入溶解槽3内的固定位置；

[0037] 3)根据测量需要，设置测量参数；

[0038] 4)参数设置完成后，启动裂变室测量；

[0039] 5)在第一次清洗过程中，采用裂变室对溶解槽进行整体测量，记录测量数据；

[0040] 6)重复上述过程，并将该次测量数据与第一次测量数据相比，记为核素残留比值；

[0041] 7)如果核素残留比值为达到工艺清洗标准，则重复上述步骤6)，直到所测量得到的核素残留比值达到工艺清洗标准时，测量过程结束。

[0042] 结合步骤5)中所给出的核素成分信息与步骤6)中的核素残留比值即可计算得到此时废包壳中残留量。

[0043] 本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。