Способ определения глубины выгорания горючего в твэле ядерного реактора Советский патент 1990 года по МПК H01J49/26 

На чертеже изображена схема реализации способа.

На схеме последовательно соедине- ньь ТВЭЛ 1, образец 2, вырезанный из ТВЭЛА,синхрофазотрон 3, Ge(Li)-детектор 4, электромагнитньй масс-сепара- тор 5 с источником поверхностной ионизации, приемное устройство масс-се- паратора, счетчики 7 СБТ-11 или СИ 19 БГ.

Способ имеет следующие существенные признаки.

Вырезанный из ТВЭЛА образец облзг- чают на пучке протонов с энергией

600 КэВ для того, чтобы образовать изотопы цезия-127, 129 в реакциях глубокого расщепления яДер урана.

Обр азец помещают на Ge(Li)-детектор и измеряют гамма-спектр активи- рованного образца, из которого определяют абсолютное количество ядер изтопов.

Образец помещают в ионный источни .с поверхностной ионизацией электрома нитного масс-сепаратора и сепарируют изотопы с целью селективного выделения изотопов цезия на приемное устройство масс-сепаратора.

Выделенные на приемное устройство изотопы разделяют на отделвные участки с целью исключения регистрации излучения от соседних участков в процессе измерения радиоактивности счетчиками.

Одновременно измеряют счетчиками излучение от всех разделенных друг относительно участков приемного устройства с целью исключения искажений измеряемых спектров,

По полученному массовому спектру определяют количество ядер изотопов цезия-127,129,137, и на основании гамма-спектра и масс-спектра определяют эффективность сепарации, а по ней определяют количество ядер цезия- 137 в образце. Зная выход ядер цезия-137 на один акт деления ядра урана, и количество цезия-137,вычисляют общее количество актов деления в образце, что и дает величину глубины выгорания.

Предлагаемый способ позволяет проводить измерения с 1% точностью, используя для ан ализа мг урана, чт не превышает 1 мкм активности,При глубине выгорания 15-20 кГ/mU число делений на 1 г отработанного урана составит л-4 делений. Для набора под пиком цезия-137 в спектре масс 10 числа отсчетов за 1 ч экспонирования необходимо отсепари- ровать ,2-1 0 атомов цезия-137, распадающегося с периодом Т j. - 30 лет. Если принять эффективность сепарации цезия , то в ионном источнике должно быть-2,2-10 атомов цезия. Приняв делимость цезия 6%, можно определить, что для получения 10 отсчетов распада цезия-137,вес образца, отработанного урана должен составлять 1 мг, Дпя получения под пиком цезия 129 л-0,4-10 отсчетов за 1 ч экспозиции, необходимо активировать образец урана весом 0,5 г в течение 80 ч. Сечение образования цезия 129 1м. барн, эффективность регистрации л.3%. Точность определения количества цезия-137 определяется точностью измерения числа атомов цезия-1 29,. который можно определить с: точностью 1% с помощью Ge(Li)-детектора.

Таким образом, абсолютное количество актов деления ядер урана определяется тремя факторами: эффективностью сепарации цезия, количество ядер цезия-137 под пиком в массовом спектре и кy yлятивным выходом цезия-137 на один акт деления урана. Как указьюалось вьппе, экспериментальная точность первых двух факторов 41%, выход цезия-137 на один акт деления определен экспериментально с точностью 1%, Иными словами, суммарная ошибка будет находиться в пределах 1 % о

Формула изобретения

Способ определения глубины выгорания горючего в ТВЭЛЕ ядерного реактора, включающий помещение образца в ионньй источник электромагнитного масс-сепаратора, последующую сепарацию и измерение количества ядер изотопа цезия-137, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения точности определения глубины выгорания, перед помещением образца в ионньй источник образец облучают протонным пучком, имеющим энергию, достаточную для накапливания в образце ядер изотопов цезия-127 и цезия-1 29 в результате ядерных реакций,затем измеряют гамма-спектр, по которому определяют абсолютное количество

513331

ядер изотопов цезия-127 и цезия-129, а после сепарации разделяют приемное устройство масс-сепаратора на дискретные участки, измеряют массовыйg спектр путем одновременного и независимого измерения радиоактивности каждого участка, по измеренному массовому спектру определяют количество ядер изотопов цезия-127, 129, 137, на ос- 476

новании гамма-спектра и массового спектра определяют эффективность сепарации, по ней определяют количество ядер цезия-137 в образце, а по выходу, этих ядер на один акт деления .- ядра урана и количеству цезия-137 определяют общее количество актов деления.

.Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано для контроля состояния ядерного горючего в твэле ядерного реактора (ТЯР)о Цель - повышение точности определения глубины выгорания .горючего в ТЯР за счет введения в образец горючего изотопов с малым периодом полураспада, что позволяет точно определить их количество в образце и, тем самым, количество цезия - 137. 1 ил. СЛ пучка синхрофазотрона и облучают протонами 600 МзВ, затем образец помещают на Ge(Li) - детектор, измеряют гамма-спектр, из которого определяют абсолютное количество ядер изотопов цезия - 127, 129, после чего образец помещают в ионный источник с поверхностной ионизацией электромагнитного масс-спектра, сепарируют изотопы цезия на приемное устройство, вьполненное по , №6999956, Участки с изотопами разносят друг рт друга на расстояние, исключающее регистрацию излучений от соседних участков, одновременно измеряют счетчиками CRT-11 или СИ-19 БГ. По полученным измеренным данным вычисляют глубину выгорания СО СО Ы

±3 СЗ С±1

7 ,У (±3