[发明专利]用于测量核材料物理量的装置及使用这种装置的方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于测量核材料物理量的装置，特别是通过采用电磁辐射或粒子以通过激发来诱发二次中子发射来确定核材料的化学或物理性质的装置。本发明还涉及使用这种装置的方法。

背景技术

例如，对于铀(U)、钚(Pu)和镅(Am)，其定量型物理量可以为质量、自发中子发射和诱发中子发射，其定性型物理量可以为自发中子发射的多重性(multiplicity，重数)、诱发中子发射的多重性、材料裂变特性及其同位素组成。

核材料辐射和/或污染时，需要分别采用遮蔽物(screen)和/或保证核材料的密封(confinement)，以确保对人员的保护。

因此核设施包括屏蔽室(shielded cell)，核材料在上述屏蔽室中处理或存储。所述屏蔽室由一个或多个称为箱(Caisson)的密封罩组成。所述箱由辐射屏蔽(也称为生物屏蔽)包围。

所述屏蔽室设有如下的装置：该装置能够将移动屏蔽容器靠拢，以便装入或排出核材料，同时保证对人员提供防止受到辐射和污染的持续保护。

在核材料处理的情况下或排出核材料时需要对这些核材料进行测量。需要进行测量的人员可以是核设施操作者，也可以是在其控制职责范围内的外部管理机构，例如国际原子能机构(IAEA)。

为了进行这些测量，这些核材料通常必须进行隔离。

在已知实施方式中，核材料的测量是在距屏蔽室一定距离的位置进行。为了进行这种测量，将核材料从屏蔽室中取出，将核材料在与屏蔽室相抵接的屏蔽容器中隔离，随后转移到要用于进行上述测量的设施。

但是，出于规章限制和安全原因，只有符合特定规范(比如裂变材料的数量)，核材料才可以从屏蔽室中排出。但是，在处于适当位置的设施中，没有可以在原地进行这种测量的装置，而这种原地测量的装置允许确保符合这些规范。在减损程序的情况下，可以排出核材料，但操作步骤多、复杂、时间长、成本高，且存在风险。实际上，在核材料运输期间，意外事故会导致对外部环境造成污染。

从文件FR 2654219中可知道能够实现对容器中的核材料的剂量率进行测量的装置，所述装置与屏蔽室相抵接。

该装置包括安装在运输台上的“Padirac”式运输罐。该运输罐包括容纳转运容器的圆柱形壳体。当运输罐与屏蔽室的外壁相抵接时，设置在屏蔽室的壁中的门打开，设置在运输罐上的舱口也打开。随后，通过经由在运输罐的壳体底部中形成的开口而引入的连接通条(poker)，转运容器被引入屏蔽室内，在屏蔽室中转运容器被装入核材料。转运容器随后有一部分被再次放入运输罐的壳体内。测量时，剂量率测量探头经由开孔引入，通条在抽出之后已经被引入该开孔。因此，将该探头引入壳体能防止转运容器完全进入运输罐内，并能防止关闭运输罐的舱口。

该装置提供剂量率测量，但是在没有对转运容器中材料的物理化学特性额外进行假定的情况下，此物理量不能确定地与转运容器中材料的物理量相关联。此外，由于无法关闭运输罐的舱口，且因此无法以密封方式将待测核材料与屏蔽室其他部分相隔离，测量受到了阻碍。实际上，在这种情况下，不能完全将测量的剂量率认为是转运容器中容纳的材料的剂量率。在该文献中公开了，为了避免运输罐内进行的测量受到由来自屏蔽室的背景噪音所引起的误差的损害，在测量剂量率之前可对背景噪音进行测量，对背景噪音的测量也通过经由穿有连接通条的开孔而引入的探头来执行。

因此，该测量装置需要额外的测量步骤，这延长了获得核材料的可靠测量结果所需的时间。此外，这需要进行假设，从而降低测量的精度与准确度。

此外，由于无法关闭屏蔽室，因此导致在一定时间内降低了屏蔽室中容纳的核材料与外部环境的隔离度。

此外，采用连接通条的开孔作为探头通道，使设计较为复杂。实际上，其包括大量零件，这些零件互相之间机械连接，这更增加了发生故障的风险。

因此，本发明的一个目的是提供一种测量装置，其易于运输和使用且具有高使用安全性，能对多个屏蔽室内容纳的核材料进行测量。

本发明的另一个目的是，提供对屏蔽室内容纳的核材料物理量进行测量的装置，其具有高的测量精度。

发明内容

采用如下的测量装置来实现上述目的，该测量装置包括装有待测核材料的运输罐，所述运输罐与容纳待测核材料的室相抵接，所述装置包括覆盖运输罐的外壳，所述外壳配备有中子探测传感器。所述装置可与屏蔽室相抵接并可从屏蔽室收回，以便能够对容纳在不同屏蔽室内的核材料进行测量。