轻水堆一回路水中 ~(13)n 浓度测量

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1、第32卷第5期原子能科学技术Vol.32,No.51998年9月AtomicEnergyScienceandTechnologySep.1998133轻水堆一回路水中N浓度测量郭兰英　何　宪　曹　雷　赵修良　龚学余(中南工学院,衡阳,421001)13描述用闪烁探测器测量轻水反应堆一回路水中的放射性核素N浓度的原理、方法及在几种13不同功率水平下N浓度的实验测量值。测量值的总不确定度为10%。13关键词轻水反应堆　闪烁探测器　N浓度中图法分类号TL364141313+轻水反应堆一回路水由于堆芯中子的照射而产生N。N是1种B放射性核素,T1ö2=9196m

2、in,它在一回路水中的浓度与堆芯平均中子能量密度成正比,即与堆功率成正比。在压水堆核电站运行中,一回路压力边界的泄漏是危及反应堆安全运行极为重要的问题。测量反应13堆压力容器周围空气中的N浓度及其变化是监测压力容器泄漏程度及泄漏发展趋势的新方法。这一测量方法受到的干扰较少,响应速度较快。目前,国外的一些压水堆核电站已采用测13量安全壳内空气中N浓度的方法来监测压水堆核电站一回路压力边界的完整性。本工作采13用NaI(Tl)闪烁探测器在中国原子能科学研究院游泳池式轻水堆上进行N浓度测量的实验研究。1　基本原理核反应堆堆芯裂变中子同一回路水中的氢核发生弹性散

3、射:11H+n→p+n(1)　　在反冲质子能量Ep≥515MeV时,将发生核反应16138O+p→7N+A(2)13++7N为B发射体。B粒子与物质相互作用产生正电子湮没,发射2个能量均为01511MeV且方向相反的C光子。用NaI(Tl)闪烁C谱仪测量能量为01511MeV的C射线强度可以得到13N在一回路水中的浓度。3国家“八五”攻关课题郭兰英:女,55岁,核技术专业,副教授收稿日期:1997210213　收到修改稿日期:1997211224©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse

4、.Allrightsreserved.http://www.cnki.net13第5期　　郭兰英等:轻水堆一回路水中N浓度测量4672　实验211　取样回路在中国原子能科学研究院游泳池式轻水堆的一回路管道上引出1个取样回路(图1)。图1　取样回路简图Fig.1Samplingloopdiagram1——反应堆;2——离子净水器;3——一回路主泵;4,5——流量计;6——取样容器;7——NaI(Tl)闪烁探测器;8——阀门取样回路管道材料与一回路相同,均为不锈钢。用流量阀门调控流量。适当选择取样回路的管道长度,使一回路水从堆芯流到取样容器所需时间与水在取样

5、容器中停留时间之和远小1313于N的半衰期,在这段时间内,N的衰变可忽略不计。212　测量装置241图2为测量装置方框图。该装置是由1个带内嵌稳峰AmA放射源和具有隔热层及电磁[1]屏蔽的<51mm×51mmNaI(Tl)闪烁探测器、Marinell取样容器、谱放大器、计算机多道分析器组成的C谱仪。Marinell取样容器用不锈钢材料制成,容积1L。取样容器外的150mm厚的石蜡和100mm厚的铅分别用来屏蔽中子和C射线,以降低本底。213　效率刻度效率是指探测系统探测到容器内单位体积水中01511MeV的C射线全能峰计数率与13该容器中单位体积水中N放

6、射性活度之比。+效率与B射线的湮没率、取样容器的几何结构及NaI(Tl)对01511MeVC射线探测效率有关。刻度实验在淄博万杰医院PET研究中心质子回旋加速器上完成。回旋加速器加速质图2　测量装置方框图子能量为1615MeV,高能质子轰击高纯度的Fig.2Blockdiagramofmeasuringinstallation1613-H2O(经同位素分离只有O)靶,产生NO3和1——带内嵌稳峰源的NaI(Tl)闪烁体;2——光电倍增管;132-NO2,在戴氏合金催化剂作用下与NaOH溶3——Marinell容器;4——谱放大器;5——ADC;13136

7、——多道脉冲分析器;7——计算机;8——高压电源液发生化学反应,生成NH3。N放射性活度用放射性同位素活度计测量,测量精度为317©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net468原子能科学技术　　第32卷kBq,相对误差小于1%。再用NaI(Tl)C谱仪测量这些放射性溶液在Marinell容器中的C射线能谱,得到01511MeVC射线全能峰内计数率。测量误差为8%,由此得到峰探测效率为01050±01004。13

8、214N测量13N测量在游泳池式轻水堆停堆一年零六个月后重新开堆时进行。先在冷运