專利名稱：檢查熱中子吸收器壁的系統(tǒng)、裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢查熱中子吸收器壁的系統(tǒng)。還涉及利用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)檢查這種類型的系統(tǒng)的方法。
特別是，檢查中子吸收器壁包括檢查器壁的吸收量，檢測(cè)器壁中的任何缺陷，定位這些缺陷，以及確定缺陷尺寸和程度。
本發(fā)明的應(yīng)用特別包括貯運(yùn)核燃料的隔離框架的器壁的檢查。
隔離框架投入使用之前以及其后在使用階段的定期檢查過(guò)程中要特別檢查這些隔離框架的器壁。
在核工業(yè)中，放射性燃料的組件存儲(chǔ)在一架柜中，該架柜包含一些通常為多邊形或方形的隔離框架。這種類型的架柜在例如本說(shuō)明書(shū)結(jié)尾處所列舉的參考文獻(xiàn)(1)中給予了介紹。
該架柜例如可以沉入一個(gè)已經(jīng)添加中子吸收劑的含水池中。
隔離框架具有的金屬器壁或材料能夠吸收熱中子即具有大約1電子伏的中子。在本說(shuō)明書(shū)的其余部分，這種類型的材料稱為“中子吸收”材料。隔離框架的器壁可以直接由中子吸收材料，例如鎘合金或含硼的鋼制成。另外，它們可以由兩層不銹鋼支承板構(gòu)成，在其間具有中子吸收材料。
在本說(shuō)明書(shū)結(jié)尾處的參考文件(1)和(2)中，介紹了這一問(wèn)題。
附

圖1表示一種已知的用于檢查存儲(chǔ)隔離框架器壁的系統(tǒng)的斷面圖。該系統(tǒng)包含一個(gè)鋼制塊10，調(diào)節(jié)其尺寸以便適合隔離框架12的尺寸，使得該塊10能夠在隔離框架的內(nèi)側(cè)沿著器壁在垂直于圖面的方向上滑動(dòng)。
該鋼制塊包含處于中心的由锎252制成的各向同性的快中子14源，以及4個(gè)圓柱形的熱中子探測(cè)器16a、16b、16c和16d，圍繞鋼制塊的各側(cè)放置，面向隔離框架12的器壁18a、18b、18c、18d。
快中子是具有的能量量級(jí)大約為1兆電子伏特的中子。由于它們的能量太高，探測(cè)器16a、16b、16c和16d實(shí)際上對(duì)這些快中子是不靈敏的。而且裝有中子吸收材料的器壁18a、18b、10c、18d幾乎不吸收快中子。
由各向同性的源14發(fā)出的快中子通過(guò)用作中子減速劑的鋼制塊10，以便改進(jìn)在隔離框架內(nèi)的中子熱能慢化效率，使檢測(cè)器16a、16b、16c、16d和器壁18a、18b、18c、18d能夠獲得一個(gè)圍繞隔離框架12的中子熱能慢化環(huán)境20。例如，可以用添加硼或以氫右碳不主要成份的任何其它材料的水。
在該中子熱能慢化環(huán)境內(nèi)，快中子損失其動(dòng)能，并變換為能由中子吸收材料截住的熱中子，以及能由中子探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。熱中子的能量?jī)H約為1電子伏特。
熱中子朝所有方向擴(kuò)散，因此，也朝隔離框架12的內(nèi)側(cè)擴(kuò)散。假如在器壁18a、18b、18c或18d中的中子吸收材料吸收能力弱或者如果沒(méi)有中子吸收材料，熱中子將不會(huì)被吸收，并因此將貫穿進(jìn)入隔離框架，在隔離框架它們由探測(cè)器16a、16b、16c、16d進(jìn)行檢測(cè)。為了得到關(guān)于這一問(wèn)題的更進(jìn)一步的信息，參閱在本說(shuō)明書(shū)結(jié)尾處的參考文件(3)。
由利用其中一個(gè)探測(cè)器得到的中子的記錄曲線可以確定在器壁中的薄弱或缺陷的近似位置。
應(yīng)指出，使用各向同性的源會(huì)引起輻射屏蔽問(wèn)題，特別是在運(yùn)輸過(guò)程中以及當(dāng)將鋼塊10轉(zhuǎn)移到隔離框架內(nèi)部時(shí)。
為了探測(cè)中子輻射，鋼塊10在隔離框架內(nèi)部沿器壁18a、18b、18c、18d滑動(dòng)移動(dòng)。
圖2以簡(jiǎn)化方式示意表示鋼塊10在隔離框架12內(nèi)部的滑動(dòng)，并表示探測(cè)器16a、16b、16c、16d的位置。這些探測(cè)器通常是圓柱形的，沿與隔離框架12器壁平行、用箭頭表示的方向X延伸。
當(dāng)鋼塊10在隔離框架內(nèi)部移動(dòng)時(shí)，如在圖2中對(duì)于探測(cè)器16a用虛線所示，探測(cè)器描繪出一個(gè)軌跡。
圖3以任選比例繪制，表示由其中一個(gè)探測(cè)器所記錄的信號(hào)，例如表示當(dāng)探測(cè)器16a通過(guò)隔離框架的器壁18a上的缺陷24的正面的情況，在該處部分地或者完全缺少吸收材料。圖3中的曲線表示探測(cè)器由隔離框架的底部朝向頂部即沿圖2中的箭頭方向移動(dòng)的情況。
信號(hào)曲線包括探測(cè)器還沒(méi)有到達(dá)缺陷區(qū)24或者已經(jīng)離開(kāi)這一區(qū)域的區(qū)域32和34。
曲線的部分36和40對(duì)應(yīng)于探測(cè)器的移動(dòng)范圍，探測(cè)器曲線的遞增部分(36)和遞減部分(40)對(duì)應(yīng)有缺陷的部分。
在部分36，表示當(dāng)探測(cè)器16a的端部26到達(dá)缺陷24處時(shí)，信號(hào)幅度開(kāi)始增加。在部分40，表示當(dāng)探測(cè)器16a的對(duì)端28開(kāi)始離開(kāi)含有缺陷的區(qū)域時(shí)，信號(hào)幅度開(kāi)始減少。
曲線的部分38對(duì)應(yīng)當(dāng)于探測(cè)器16a面向缺陷24時(shí)出現(xiàn)的最大幅度信號(hào)。
曲線的部分36和40的斜率很小，不可能精確地確定器壁中缺陷的位置和程度。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種能夠精確地確定在這種類型的器壁中的缺陷的具體位置和/或程度的檢查中子吸收器壁的優(yōu)選系統(tǒng)。
另一個(gè)目的是提出一種用于檢查在器壁中的中子吸收材料厚度的系統(tǒng)。
再一個(gè)目的是提出一種能夠消除很多輻射屏蔽問(wèn)題的檢查系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提出一種利用該檢查系統(tǒng)的檢查器壁的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)部分的用于檢查含有熱中子吸收材料的吸收器壁的系統(tǒng)，包括一個(gè)檢測(cè)裝置，包含能夠發(fā)出快中子的中子源和能夠輸出檢測(cè)信號(hào)的熱中子檢測(cè)裝置；該檢測(cè)裝置面向器壁的第一側(cè)，并能夠順著器壁的其中一個(gè)移動(dòng)方向移動(dòng)。
一個(gè)中子熱能慢化環(huán)境，位于與該第一側(cè)相反的器壁的一側(cè)，以便將快中子變換為熱中子。
用于處理檢測(cè)信號(hào)的裝置，其特征在于，該檢測(cè)裝置包括至少一對(duì)細(xì)長(zhǎng)的并排放置的基本平行的熱中子探測(cè)器，其方向基本與移動(dòng)方向垂直，每個(gè)檢測(cè)器能夠向信號(hào)處理裝置輸出檢測(cè)信號(hào)，以產(chǎn)生器壁檢查信號(hào)。
使用按上述限定方式放置的一對(duì)檢測(cè)器能夠由檢測(cè)信號(hào)中產(chǎn)生檢查信號(hào)，由此能夠精確地檢測(cè)出器壁中缺陷的存在、程度和位置。
使用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，能夠確定器壁中的中子吸收材料的質(zhì)量和/或厚度。
應(yīng)考慮，當(dāng)各探測(cè)器的分開(kāi)距離與它們的橫截面的尺寸處于相同的量級(jí)時(shí)，將各探測(cè)器并排放置的方式。例如，外徑大約1厘米的圓柱形探測(cè)器可以分開(kāi)幾厘米。
特別是，調(diào)節(jié)探測(cè)器之間的距離可以調(diào)節(jié)該檢測(cè)裝置的分辨率，假如存在器壁缺陷，就可確定其位置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，處理裝置包括一個(gè)加法器，其將由成對(duì)探測(cè)器中的每個(gè)探測(cè)器輸出的檢測(cè)信號(hào)相加，形成一個(gè)作為各檢測(cè)信號(hào)之和的函數(shù)的檢查信號(hào)。
通過(guò)取來(lái)自每對(duì)探測(cè)器中的兩個(gè)探測(cè)器中的每個(gè)探測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)的和，得到特別適合于檢測(cè)器壁中的中子吸收材料的厚度和吸收質(zhì)量的器壁檢查信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，信號(hào)處理裝置包括一個(gè)減法器，將由成對(duì)探測(cè)器中的每個(gè)探測(cè)器輸出的二檢測(cè)信號(hào)相減，形成一個(gè)作為二檢查信號(hào)之間差值函數(shù)的檢查信號(hào)。
減法器可以與加法器一起提供，或不與加法器一起提供。
當(dāng)記錄一等于各檢測(cè)信號(hào)之間差值的檢查信號(hào)時(shí)，對(duì)于在器壁中的每個(gè)被檢測(cè)的缺陷，觀察到表示出具有相反符號(hào)的兩個(gè)突變區(qū)的檢測(cè)信號(hào)。這些突變區(qū)是非常集中限制在局部的，故可用來(lái)精確地確定每個(gè)被檢測(cè)的缺陷的尺寸和位置。
為了進(jìn)一步提高分辨率和檢測(cè)系統(tǒng)的效率，檢測(cè)裝置可以裝有位于在快中子源和熱中子探測(cè)器之間的快中子散射體(diffuser)。該中子散射體可以增加在“有效角度”范圍內(nèi)的快中子數(shù)量。有效角度的頂點(diǎn)是快中子源的中心，該角邊并與每對(duì)探測(cè)器的兩個(gè)快中子探測(cè)器相交。
在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，中子源可以是快中子發(fā)生器?？熘凶影l(fā)生器是一個(gè)響應(yīng)于提供到其上的電脈沖、能夠發(fā)出中子的裝置。因此，這種類型的發(fā)生器與連續(xù)提供中子的“各向同性的”中子源不同。與這種類型的各向同性的源相比較，中子發(fā)生器便于和簡(jiǎn)化輻射屏蔽測(cè)量，特別是當(dāng)從需檢測(cè)的隔離框架中卸下或安裝檢測(cè)裝置時(shí)。
本發(fā)明還涉及一種用在上述系統(tǒng)中的檢查裝置。
該裝置包括最好接近至少一個(gè)檢測(cè)面的快中子源和熱中子檢測(cè)裝置。該裝置還可以順著器壁沿一個(gè)移動(dòng)方向移動(dòng)，并且檢測(cè)表面面向器壁。
根據(jù)本發(fā)明，該檢測(cè)裝置包含至少一對(duì)細(xì)長(zhǎng)的并排放置的基本上平行的熱中子探測(cè)器，其方向垂直于該裝置順著器壁移動(dòng)的方向。
該裝置可以包括幾個(gè)檢測(cè)面，每個(gè)面上裝有一或幾對(duì)檢測(cè)器。特別是，為了檢測(cè)該燃料存儲(chǔ)隔離框架，該裝置對(duì)于隔離框架中的每個(gè)器壁可以具有一個(gè)檢測(cè)面，以便同時(shí)檢查所有的器壁。
該裝置的橫斷面最好可以適于存儲(chǔ)核燃料的隔離框架的內(nèi)部橫斷面，平行于各熱中子探測(cè)器，使得在隔離框架內(nèi)部能夠沿著隔離框架器壁移動(dòng)。
特別是，裝置的橫斷面的形狀和尺寸可調(diào)節(jié)，以便能夠在隔離框架內(nèi)部滑動(dòng)。
本發(fā)明還包括用于利用上述系統(tǒng)檢查器壁的方法。
按照第一種方法，沿著器壁移動(dòng)檢測(cè)裝置，記錄作為檢測(cè)裝置在器壁上的位置的函數(shù)的、與來(lái)自兩個(gè)探測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)的和成比例的檢查信號(hào)；并且將該檢查信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)比較，確定中子吸收材料的厚度。
按照另一種方法，檢測(cè)裝置沿著器壁移動(dòng)，記錄作為檢測(cè)裝置在器壁上的位置的函數(shù)的、與各檢測(cè)信號(hào)之間差值成比例的檢查信號(hào)，測(cè)量在檢測(cè)信號(hào)中的一對(duì)可能的突變區(qū)的位置，確定在該材料中的每個(gè)缺陷的范圍和/或在該信號(hào)中所述各突變區(qū)之間的距離的特征。
通過(guò)參閱附圖并為了說(shuō)明而不是限定目的的如下介紹，會(huì)使本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)變得更加明顯。
已經(jīng)介紹圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的核燃料存儲(chǔ)隔離框架的示意斷面圖，其中已經(jīng)置有一個(gè)用來(lái)檢查隔離框架器壁的裝置，圖2是表示圖1中的探測(cè)器怎樣在隔離框架中滑動(dòng)的簡(jiǎn)化示意圖，圖3表示當(dāng)根據(jù)圖1和圖2的一個(gè)探測(cè)器通過(guò)隔離框架器壁中的缺陷的正面時(shí)得到的信號(hào)的記錄，圖4表示根據(jù)本發(fā)明的器壁檢查系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例，圖5是一簡(jiǎn)化示意圖，表示在該系統(tǒng)中的熱中子探測(cè)器相對(duì)于隔離框架的器壁和相對(duì)于中子源的配置，圖6A和圖6B是利用本發(fā)明產(chǎn)生的檢查信號(hào)理論上的記錄曲線，圖7A和7B是利用圖5中所示系統(tǒng)產(chǎn)生的記錄曲線。
如圖4所示，用于檢查吸收器壁的系統(tǒng)包含一個(gè)具有快中子源112的檢測(cè)裝置110和一對(duì)熱中子探測(cè)器114。
中子源112例如可以是由SODERN Company市售的GENIE型中子發(fā)生器。中子探測(cè)器為BF3或He3型。
應(yīng)指出，源112和探測(cè)器114位于在需檢查的器壁118的一側(cè)116。器壁118包括中子吸收材料，例如鎘合金或添加硼的鋼。
在器壁118的與側(cè)面116相反的一側(cè)120形成一個(gè)中子熱能慢化的環(huán)境122。例如，這個(gè)環(huán)境可以由添加硼或富集氫原子的材料，例如聚乙烯的水構(gòu)成。
由源發(fā)出的快中子通過(guò)探測(cè)器114和未被檢查的器壁118?？熘凶拥哪芰考s在1到14兆電子伏特之間。當(dāng)快中子達(dá)到中子熱能慢化環(huán)境122時(shí)，由于與在這一環(huán)境中的輕原子相互作用，它們變?yōu)槟芰考s1電子伏特的中子。這些中子被稱為熱中子，然后沿所有方向擴(kuò)散，特別是朝向探測(cè)器114。
由于器壁包含中子吸收材料，換句話說(shuō)，截住了熱中子，只有這些中子中的很小一部分在探測(cè)器114中被檢測(cè)。然而，當(dāng)器壁4的中子吸收材料中存在薄弱處式缺陷時(shí)，則通過(guò)該處并到達(dá)探測(cè)器的中子的數(shù)量將增加。
檢測(cè)裝置110最好包括位于在源112和探測(cè)器114之間的金屬散射體124。
這種散射體124由于中子散射助增作用，增加了在使用的立體檢查角度126內(nèi)的快中子的數(shù)量。這個(gè)有效角度兩邊與在成對(duì)探測(cè)器中的快中子探測(cè)器114相交，它的角頂是源112的中心113。在圖中用間斷線表示。
位于在有效角度126外側(cè)及在間斷線128的范圍內(nèi)的散射體部分由于助增散射作用也可以增加在有效角度126內(nèi)的中子。
散射體的另外的功能是利用散射使由源發(fā)出的快中子減速，以便改進(jìn)在接近器壁118的環(huán)境122內(nèi)部的中子熱能慢化作用。例如，快中子的能量由在由源112發(fā)射時(shí)的14兆電子伏特的量級(jí)變化為從幾個(gè)電子伏特到1毫電子伏特的能量。
可以將源、散射體和探測(cè)器整體安裝在一個(gè)未表示的架構(gòu)上，以便于檢測(cè)裝置110沿著器壁118移動(dòng)。
為了增加測(cè)量精確度，最好將各探測(cè)器114的位置盡可能地接近器壁118。
以簡(jiǎn)化方式表示的信號(hào)處理裝置130電連接到各探測(cè)器114。它包含檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)器。來(lái)自兩個(gè)探測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)或者彼此加在一起，或者彼此相減，以形成檢查信號(hào)。
圖5以簡(jiǎn)化方式表示源和探測(cè)器相對(duì)于需檢查的存儲(chǔ)隔離框架器壁的相對(duì)位置。外殼用虛線非常示意表示的檢測(cè)裝置具有的橫斷面對(duì)應(yīng)于需檢查器壁的隔離框架的內(nèi)部形狀，在圖中所示的情況下為方形。因此，該裝置可以順著隔離框架器壁沿圖5中利用箭頭表示的方向X滑動(dòng)。
以成對(duì)探測(cè)器形式的探測(cè)器114可以為圓柱形，長(zhǎng)度為200毫米，外徑為20毫米。它們的放置垂直于檢測(cè)器裝置110滑動(dòng)方向，即垂直于方向X。
以成對(duì)探測(cè)器方式配置探測(cè)器114，使它們接近裝置外殼的檢測(cè)表面，因此接近需檢測(cè)的器壁118。它們彼此平行放置，分開(kāi)距離較小。在這一實(shí)例中，探測(cè)器分開(kāi)40毫米。
源112也是圓柱形的，它的中心113包含在通過(guò)二探測(cè)器114之間的中間平面內(nèi)。當(dāng)檢測(cè)裝置沿方向X順著器壁118和如由底部向頂部滑動(dòng)時(shí)，對(duì)這一器壁可以進(jìn)行掃描，以便進(jìn)行檢查。然而，該裝置可以同時(shí)裝有幾對(duì)面向其它隔離框架器壁的探測(cè)器，以便同時(shí)檢查幾個(gè)器壁。
圖6A和6B以任選的比例表示一對(duì)探測(cè)器在器壁中的缺陷的正面通過(guò)的過(guò)程中得到的檢查信號(hào)的記錄曲線。圖6A的上面部分非常簡(jiǎn)要地表示存在缺陷119和在該缺陷正面通過(guò)的一對(duì)探測(cè)器114的情況。
圖6A中用曲線200表示的信號(hào)對(duì)應(yīng)于來(lái)自成對(duì)探測(cè)器方式的兩個(gè)探測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)的和。
該曲線從左到右對(duì)應(yīng)于在一核燃料存儲(chǔ)隔離框架中的根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)裝置從底部到頂部在器壁的正面的位移。
曲線200包含的部分202和204對(duì)應(yīng)于器壁沒(méi)有任何缺陷的部分，并且其中的中子吸收材料是穩(wěn)定和良好的。曲線這些部分代表的信號(hào)對(duì)應(yīng)于背景噪聲并對(duì)應(yīng)于間接到達(dá)探測(cè)器的熱中子的計(jì)數(shù)值。
在器壁缺陷區(qū)的起始點(diǎn)，第一探測(cè)器先于第二探測(cè)器計(jì)數(shù)反映熱中子數(shù)量的增加。曲線的部分206對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)的中子的數(shù)量增加。當(dāng)成對(duì)的兩個(gè)探測(cè)器面向缺陷時(shí)，曲線的隔度最高的部分208對(duì)應(yīng)于最大的中子計(jì)數(shù)值。最后，當(dāng)二探測(cè)器行進(jìn)到缺陷區(qū)以外時(shí)，曲線的部分210的幅值下降。
檢查信號(hào)的幅度即來(lái)自兩個(gè)探測(cè)器的信號(hào)的和與在器壁中的中子吸收材料的厚度或該處的吸收效率成反比。
因此，如果例如通過(guò)在器壁沒(méi)有任何中子吸收材料的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，以及然后在器壁包含已知厚度的中子吸收材料器壁區(qū)域進(jìn)行測(cè)量來(lái)校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，則可以在所有器壁部分測(cè)量中子吸收材料的厚度。
與之相似，可以確定中子吸收材料的質(zhì)量。
圖6B表示當(dāng)兩個(gè)探測(cè)器在器壁中的缺陷的正面通過(guò)時(shí)，對(duì)于等于兩個(gè)信號(hào)之間差值的檢查信號(hào)的記錄曲線。
當(dāng)兩個(gè)探測(cè)器正面向沒(méi)有缺陷的器壁部分時(shí)，它們接收少量的熱中子，在兩個(gè)探測(cè)器的檢測(cè)的噪聲除了統(tǒng)計(jì)脈動(dòng)之外通過(guò)相減進(jìn)行消除。這種情況表示在曲線300的部分302和304。當(dāng)兩個(gè)探測(cè)器面向器壁中的缺陷時(shí)，每個(gè)都檢測(cè)到最火數(shù)量的中子。然而，當(dāng)二檢測(cè)信號(hào)相減時(shí)，檢查信號(hào)的幅度也基本上為零。這種情況是曲線6B中的部分308。
曲線300還包含兩個(gè)具有相反符號(hào)的突變區(qū)320、330，它們對(duì)應(yīng)于器壁缺陷的起始和終止位置。每個(gè)突變區(qū)包括快速上升的波沿322、332，接著是恒定部分324、334，然后是快速下降的波沿326、336。
恒定部分324、334的長(zhǎng)度決定于兩探測(cè)器之間的距離。
通過(guò)識(shí)別在曲線上的突變區(qū)320和330，可以精確地測(cè)量缺陷的位置。此外，可非常精確地確定在下降的波沿326、336的起點(diǎn)之間所測(cè)量的缺陷的尺寸。
圖7A和7B是利用本發(fā)明的系統(tǒng)記錄的曲線，分別對(duì)應(yīng)于相加的和相減的檢測(cè)信號(hào)。兩個(gè)所用探測(cè)器是外徑為20毫米的探測(cè)器。它們相互分開(kāi)的距離為40毫米。在圖7A和7B中的曲線400和500表示在器壁中無(wú)缺陷區(qū)和損失中子吸收材料的區(qū)域之間過(guò)渡的細(xì)節(jié)情況。
圖7A和7B的曲線圖的原點(diǎn)表示器壁中缺陷的起始位置。這一缺陷每側(cè)的距離按厘米給定。信號(hào)的幅度(以任選單位表示)對(duì)應(yīng)于在以成對(duì)探測(cè)器方式的每個(gè)探測(cè)器中檢測(cè)的中子的數(shù)量的和(圖7A)或差(圖7B)。
標(biāo)號(hào)404和504分別標(biāo)記曲線的信號(hào)部分400和500，其中二探測(cè)器正面對(duì)完全填充中子吸收材料的器壁區(qū)域。標(biāo)號(hào)408和508表示二探測(cè)器正面向缺陷的曲線部分400和500。
圖7A中的曲線400對(duì)應(yīng)于圖6A中的曲線部分200，它表示在缺陷邊界每側(cè)5厘米距離范圍內(nèi)在部分404和408之間的轉(zhuǎn)移的分布情況。
圖7B中的曲線500對(duì)應(yīng)于圖6B中的曲線部分300，它表示中心位于在器壁缺陷區(qū)的邊界上的突變區(qū)。利用可以易于確定的曲線500上的拐點(diǎn)501，精確地確定缺陷的范圍。
最后，利用本發(fā)明可以精確地確定中子吸收材料中缺陷的程度、尺寸和邊界。
本中請(qǐng)參考的文件(1)FR-A-2680909(2)FR-A-2511907(3)US-A-424388權(quán)利要求
1.一種用于檢查包含熱中子吸收材料的吸收器壁(118)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含檢測(cè)裝置(110)，包含能夠發(fā)出快中子的中子源(112)，以及檢測(cè)熱中子能夠輸出檢測(cè)信號(hào)的裝置，該裝置面對(duì)器壁(118)的第一側(cè)(116)放置，并且能夠順著器壁沿著位移方向(X)移動(dòng)，中子熱能慢化環(huán)境(122)，位于器壁(118)的與第一側(cè)(116)相反的一側(cè)(120)，將來(lái)自源的快中子變?yōu)闊嶂凶?，處理檢測(cè)信號(hào)的裝置(130)，其特征在于，該檢測(cè)裝置包含至少一對(duì)細(xì)長(zhǎng)的并排基本平行放置的熱中子探測(cè)器(114)，方向基本上垂直于移動(dòng)方向(x)，每個(gè)探測(cè)器(114)能夠向信號(hào)處理裝置(180)輸出檢測(cè)信號(hào)，以便形成器壁檢查信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該信號(hào)處理裝置(130)包含一個(gè)加法器，用于以成對(duì)探測(cè)器方式的每個(gè)探測(cè)器(114)輸出的檢測(cè)信號(hào)，形成一作為二檢測(cè)信號(hào)之和函數(shù)的的檢查信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該信號(hào)處理裝置(130)包括一個(gè)減法器，用于以成對(duì)探測(cè)器方式的每個(gè)探測(cè)器(114)輸出的檢測(cè)信號(hào)，形成一個(gè)作為二檢測(cè)信號(hào)之間差值的函數(shù)的檢查信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該檢測(cè)裝置(110)包括一個(gè)位于快中子源(112)和熱中子探測(cè)器(114)之間的中子散射體(124)，以便增加在稱為有效角度的一個(gè)角度(126)內(nèi)的快中子的數(shù)量，所述有效角度(126)的角頂在快中子源的中心(113)，角的兩邊與在每對(duì)探測(cè)器中的兩個(gè)熱中子探測(cè)器相交。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該熱中子探測(cè)器(114)為圓柱形，長(zhǎng)度約為200毫米，外徑約為20毫米，間距約為40毫米。
6.根椐權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該中子源(112)是一個(gè)能夠響應(yīng)施加到其上的電脈沖發(fā)出快中子的中子發(fā)生器。
7.一種用于檢查中子吸收器壁(118)的檢測(cè)裝置(110)，包含快中子源(112)和檢測(cè)熱中子的裝置；該裝置能夠順著器壁(118)沿著一個(gè)位移方向(x)移動(dòng)，其特征在于，該檢測(cè)裝置包含至少一對(duì)細(xì)長(zhǎng)的并排基本平行放置的熱中子探測(cè)器(114)，其方向基本上垂直于該裝置順著器壁的位移方向(x)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，該裝置具有的平行于熱中子探測(cè)器(114)的橫斷面適合于燃料存儲(chǔ)隔離框架的內(nèi)部橫斷面，以便能夠在該隔離框架內(nèi)部沿著艙室器壁移動(dòng)。
9.一種用于檢查中子吸收器壁(118)的方法，利用根據(jù)權(quán)利要求1的檢查系統(tǒng)確定熱中子吸收材料的厚度，或材料吸收效率，其中檢測(cè)裝置(110)順著器壁(118)移動(dòng)，記錄一個(gè)與來(lái)自兩個(gè)探測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)的和成比例的檢查信號(hào)(200)，該信號(hào)為檢測(cè)裝置順著器壁的位置的函數(shù)，以及將該檢查信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相比較，以確定順著器壁的中子吸收材料的厚度或材料吸收效率。
10.一種用于檢查中子吸收器壁的方法，利用根據(jù)權(quán)利要求1的檢查系統(tǒng)確定在器壁(118)中的中子吸收材料的缺陷(119)的位置和/或長(zhǎng)度、其中順著器壁移動(dòng)該檢測(cè)裝置，記錄作為檢測(cè)裝置在器壁上的位置的函數(shù)的、與檢測(cè)信號(hào)之間差值成比例的檢查信號(hào)(300)，測(cè)量在該信號(hào)中的兩個(gè)突變區(qū)(320，330)的位置和/或在該信號(hào)中的所述突變區(qū)之間的距離，這些突變區(qū)為材料中的每個(gè)缺陷的邊界的特征。
全文摘要
用于檢查熱中子吸收器壁的系統(tǒng)，裝置和方法，根據(jù)本發(fā)明的裝置(110)包含快中子源(112)和熱中子檢測(cè)裝置。該裝置順著器壁(118)沿著一個(gè)位移方向可以移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，該檢測(cè)裝置包含至少一對(duì)細(xì)長(zhǎng)的并排基本平行放置的熱中子探測(cè)器(114)，其方向基本上垂直于移動(dòng)方向。
文檔編號(hào)G01T3/00GK1155665SQ9612274
公開(kāi)日1997年7月30日 申請(qǐng)日期1996年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月14日
發(fā)明者P·巴哈, P·戈塞特 申請(qǐng)人:A·T·E·A·大西洋技術(shù)促進(jìn)公司