Устройство для радиационного контроля стержневых ТВЭЛов Советский патент 1982 года по МПК G01N23/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАДИАиИОННОГО КОНТРОЛЯ СТЕРЖНЕВЫХ ТВЭЛов Изобретение относится к исспедованию изделий, содержащих радиоактивные материалы, и может применяться для контроля стержневых ТВЭЛов. Известно устройство для контроля ТВЭЛов, содержащее источник нейтронов, фильтры, держатель контролируемого ТВЭЛа со средствами его перемещения, четыре симметрично расположенных вокру ТВЭЛа детектора, подключенные к детекторам спектрометрические каналы регист рашш и устройство обработки зарегистрированных сигналов С 1J Недостатками известного устройства являются необходимость использования внешнего источника нейтронов для воз ждения ядерных реакций в материале ТВЭЛа, а также невысокая точность определения картины распределения анализи руемой компоненты по сечению ТВЭЛа. Известны различные устройства для вычислительной эмиссионной топографии, содержащие держатель исследуемого объе та, множество симметрично расположенных вокруг держателя детекторов излучения, подключенных к системе обработки сигналов и построения изображения f 2J . Эти устройства могут, в принципе, использоваться для получения распределения делящейся компоненть в ТВЭЛе, однако они весьма сложны как с точки зрения используемых измерительных средств, так и с точки зрения вычислительных средств, используемых для восстановления изображения. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройств во для радиационного контроля стержневых ТВЭЛов, содержащее держатель контро- Л1Чруемого ТВЭЛа со средствами перемещения последнего, два набора детекторов для регистрации собственного излучения ТВЭЛоБ в двух взаимно перпендикулярных направления.х, подключенные к детекторам спектрометрические каналы регистрации, выходы которых связаны с ЭВМ, и подкпюченное к ЭВМ устройство визуалиэаЦ№. 3j . Однако при определении количества делящегося вещества не учитывается неравномерность распределения делящегося изотопа по поперечному сечению ТВЭЛа в результате чего велика ошибка контроля (например при неравномерности содержания по сечению до 2О% ошибка в величине измеренного сигнала, (искажение величины сигнала) достигает 50%). Цель изобретения - повышение точности определения содержания делящегося вещества в контролируемом сечении ТВЗЛа. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для радиационного контроля стержневых ТВЭЛов, содержащее держатель контролируемого ТВЭЛа, со средствами перемещения последнего, два набора детекторов для регистрации собственного излучения ТВЭЛов в двух совокупностях взаимно перпендикуляр1а1Х траек торий, подключенные к детекторам спектрометрические каналы регистрации, выход которых связаны с ЭВМ, и подключенное к ЭВМ устройство визуализации, введены средства получения коллимированных пучков собственного излучения контролируемого ТВЭЛа по двум наборам взаимно перпендикулярных траекторий, проходящих через сечение ТВЭЛа, причем каждый набор детекторов включает, по меньшей мере, два установленных с противоположных сторон держателя ТВЭЛа детектора, подключенные ,к выходу каждого спектрометрического канала сумматор и запоминающее устройство, подключенный к выходам сумматора и запоминающего устройства для каждого спектрометрического канала делитель для получения отношений измеренных сигналов для каждой из траекторий одной совокупности к суммарной интенсивности измеренных сигналов для всех траекторий данной совокупности, подключенный к выходам делителей сигналов одной совокупности траекторий, блок формирования корректирующих множителей и подключенный одним входом к выходу каж дого запоминающего устройства умножитель, к другому входу которого подключен выход блока формирования корректирующих множителей, подключенный к делителям сигналов перпендикулярной совокупности траекторий, а выход которого подключен к ЭВМ. На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства для радиационного контроля стержневых ТВЭЛов. Устройство для радиационного контроля стержневых ТВЭЛов содержит держатель контролируемого ТВЭЛа 1 (не показан) со средствами перемещения ТВЭЛа (не показаны), четыре детектора 2. - 2, излучений, перед которыми установлены подвижные коллиматоры 3. - 3j. К каждому детектору 2. - 2, подключен соответствующий спектрометрический канал 4 - , включающий, например, при использовании пропорциональных счетчиков амплитудный дискриминатор, усилитель и счетчик. К выходу каждого спектрометрического канала 4 - 4л. подключены запоминающее устройство (ЗУ) 5 - и сумматор 6 - 64 Один выход ЗУ 5-5 и выход сумматора 6. - 6 подключены к делителю 7. - Л . Делители 7 и 7 j подключены к одному блоку , формирования корректирующих множителей, а делители 7- и другому блоку 8j формирования корректирующих множителей. Второй выход каждого ЗУ 5 - 5 . подключен к умножителю 9 - 0 , к другому входу каждого из которых подключен соответствующий выход блоков формирования . Е Ь1ходы умножителей 9 - 9 подключены к ЭВМ 1О. Блоки 8. 2 и 8 . снабжены соответственно двумя выходами каждый 11 и 12, 13 и 14. Устройство работает следующим образом. Каждая пара коллиматоров 3 - . к 3i - Зф вырезает узкие коллимирован- ные пучки собственного излучения контролируемого ТВЭЛа 1. При движении указанных пар коллиматоров производится линейное сканирование излучения ТВЭЛа по двум взаимно перпендикулярным направлениям, в результате чего можно получить сигналы, относящиеся к двум совокупностям взаимноперпендикулярных траекторий, проходящих через контролируемый ТВЭЛ 1. Эти сигналы получают путем детектирования собственного излучения ТВЭЛа 1 с помощью детекторов 2 - 2 в фиксированных положениях пар коллиматоров 3. - Зл, 3 - 3, а также преобразования выходных сигналов детекторов 2 2. в спектрометрических каналах 4 -4 Выходные сигналы спектрометрических каналов 4 - 4 представляют собой величины, пропорциональные абсолютным интенсивностям собственного излучения ТВЭЛа 1 за каждым из коллиматоров 3 3. в его фиксированном положении. Эти величины поступают в сумматор 6. - 6. и запоминаются в ЗУ 5,. - 5. По окончании цикла сканирования в сумматоре б. - 6, формируется величина, пропорциональная суммарной интенсивности собс венного излучения ТВЭЛа 1 для одной совокупности траекторий (с одной стороны ТВЭЛа в каждом сумматоре), а в ЗУ - 5л запоминаются все значения ин- тенсивностей для каждой отдельной траектории той же совокупности. Делитель 7. - JA осуществляет последовательное или параллельное деление интенсивностей на суммарную интенсивность, в результате чего получается набор относительных величин, для которых устранено влияние ряда внешних факторов (например абсолютного размера ТВЭЛа 1). -7 и 7,-7 Сигналы с делителей- 7. соответствующих двум совокупностям траекторий также в последовательном или параллельном режимах, поступают в блоки ,л формирования коректирующих множителей 8.. яил которых из каждой пары относительных сигналов, соответствующих .одной траектории, получают два корректирующих множителя, один из которых поступает на выход 11 или 13, а другой на выход 12 или 14. Корректирующие множители с указанных выходов блоков , и поступают на входы умножителей 9 - 9 и 9 - 92 на другие входы которых поступают сигналы с ЗУ 5 - 5,, и 5 - 5-. В указанных умножителях 9 - 9 происходит перемножение сигналов, пропорциональных интенсивностям собственного излучения ТВЭЛа 1 для каждой траектории, на корректирующие мнохсители, полученные по каждой паре сигналов для каждой из траекторий перпендикулярной совокупности , В результате этого, если количество траекторий в „ каждой совокупности равно и , то с каждого умножителя 9 - 9 в ЭВМ 10 поступает у скорретированных величин. В ЭВМ 1О эти величины обрабатьшаются в соответствии с известным алгоритмом дл получения картины распределения и расчета содержания делящейся компоненты в исследуемом слое. Для надлежащей синхронизации работы в устройстве содержатся средства, синхро низации (не показаны), связанные с меха ниэмами перемещения коллиматоров 3. Зд, ЗУ 5 - 5ф, сумматоры 6 - . Работой делителей 7 - , умножителей 9 - 0, блоков форм1фования 8,j. могут управлять тактовые импуль- сы ЭВМ 10. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения содержания делящейся компоненты в сечении 97 76 стержневого ТВЭЛа по сравнению с известным устройством того же назначения, в то же время является более простым по выполнению нежели устройства для эмиссионной томографии. Формула изобретения Устройство для р)адиационного контроля стержневых ТВЭЛов, содержащее аер- жатель контролируемогоТВЭЛа со средствами перемещения последнего, два набора детекторов для регистрации собст венного излучения ТВЭЛов в двух совокупностях перпендикулярных траекторий, подключенные к детекторам спектромет рические каналы регистрации, выходы которых связаны с ЭВМ, и подключенное к ЭВМ устройство визуализации, отличающееся тем, что, с целью по- вьпиения точности определения содержания делящегося вещества в контролируемом ,Mintiy M M сечении ТВЭЛа, в устройство введены средства получения коллимированных пучков собственного излучения контролируе- JMoro ТВЭЛа по двум наборам взаимно перпендикулярных траекторий, проходящих через сечение ТВЭЛа, причем каждый набор детекторов включает по меньшей мере два установленных с противоположных сторон держателя ТВЭЛа детектора. подключенные к выходу каждого спектрометрического канала сумматор и запоминающее устройство, подключенный к выходам сумматора и запоминающего устройства для каждого спектрометрического канала делитель для получения отношений измеренных сигналов для каждой из траекторий одной совокупности к суммарной интенсивности измеренных сигналов для всех траекторий данной совокупности, подключенныи к выходам двух делителей сиг-« j « налов одной совокупности траекторий блок формирования корректирующих множителей и подключенный одним входом к выходу каждого запоминающего устройства умножитель, к другому входу которого подключен выход блока формирования корректирующих множителей, подключенный к делителям сигналов перпендикулярной совокупности граекторий.Быход которого подключен к ЭВМ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2066786, 1кл. GO1N 23/ОО, опублик. 1971. 2.Патент США Ns 4150292, кл. 250-363, опублик. 1979. 3.Система контроля распределения плутония и плотности виброуплотненного топлива в ТВЭЛах реактора БОР-GO. Отчет. №.105937, 1977 (прототш).