核燃料组件无损检测探测系统设计

燃料组件是反应堆的核心部分,在高温、高压及强中子辐射场等复杂环境条件下,燃料棒中芯块会出现肿胀、变形甚至包壳破裂,严重威胁反应堆的安全运行。为了更好地了解燃料组件在反应堆内的变化,研究高燃耗的燃料组件中燃料棒的中心空洞形成和燃料棒的变形情况,高能X射线无损检测是一种有效的技术手段。由于辐照后核燃料组件自身具有强放射性,探测系统设计中必须考虑减弱燃料组件自身辐射对探测采集的影响,因此组件探测系统中探测器阵列及准直器的优化设计十分必要。经过建模及相关模拟计算,得到了探测器单元最佳尺寸,优化了后准直器的结构设计,为提高燃料组件无损检测系统重建图像的质量提供帮助。     

高能X射线CT技术在辐照后核燃料组件检测中的发展及应用

定期检测辐照后核燃料组件对保障反应堆安全运行和开展高燃耗下核燃料组件的性能研究具有重要意义。为了能在不拆卸、不破坏燃料组件的情况下更好地观察燃料组件及其内部燃料棒的缺陷及结构变化等信息,高能X射线计算机断层扫描(X射线CT)技术作为一种有效手段可用于辐照后核燃料组件的检测。日本多年来一直致力于该技术的研究工作,成为世界上唯一一个研制出用于辐照后燃料组件检测的高能、高分辨率X射线CT检测装置且应用于快中子反应堆现场检测的国家。为此,本文梳理日本近几十年来相关研究成果,介绍日本原子能研究开发机构(JAEA)研发的燃料组件高能X射线CT装置结构、工作原理、研究现状及部分应用实例,以期对我国核燃料组件无损检测技术的发展提供参考、借鉴。     

燃料组件高能X射线CT扫描控制子系统设计

对于应用于燃料组件照射后检测的高能X射线CT技术,扫描控制子系统的性能直接影响到重建图像的质量。本课题利用微型计算机、ACR9000专业运动控制器、安川伺服驱动器、安川交流伺服电机等设计了一套服务于二代扫描方式的扫描控制子系统,系统不仅能驱动燃料组件与探测系统相对运动,还为计算机提供了精确的空间位置数据,为乏燃料组件的照射后成像检测打下了坚实基础。     

高能X射线光机性能研究

X射线光机的管电压、管电流及固有过滤是X射线光机质量控制的重要参数。X射线光机管电压、管电流以及固有过滤的测量,对于X射线光机的性能评价和参考辐射质的建立是非常必要的。以一台管电压上限为600 k V的X射线光机为例,用能谱终点法测量对X射线光机的管电压进行测量,得出X射线光机能在±1%的范围内显示管电压值;用指型电离室PTW30013测量了高能X射线光机管电流的线性及稳定性,在相同的管电压、管电流下,实际测量到的管电流的相对标准偏差在0.097%;分别用半值层法和外推法测量高能X射线光机的固有过滤,两个结果取平均值得到高能X射线光机固有过滤为0.146 mm Al。     

高能X射线探测器射线串扰模拟研究

探测器的串扰噪声会对探测器的信噪比以及高能工业CT的图像质量产生很大的影响。本文利用EGSnrc程序模拟估算了CdWO4探测器模块的串扰噪声,并初步分析比较了影响探测器模块串扰噪声的各种因素。对在实际中选用和设计探测器模块有一定的指导意义,同时为利用软件修正探测器串扰噪声提供了理论计算参数。     

基于高能X射线散射的高原子序数物质探测方法

针对核材料的探测问题,利用其高原子序数（Z）的特性,提出了基于散射能谱解析识别物质原子序数的方法。该方法通过对X射线与物质相互作用所产生的散射光子的测量和分析来进行物质识别,这些光子包括正电子湮没光子、轫致辐射光子和康普顿散射光子,携带了物质原子序数的信息。蒙特卡罗模拟计算结果表明,该方法能够分析核素的原子序数,尤其对核材料等高Z物质的分析更为有效。采用LaBr₃(Ce)探测器测量了基于7MeV电子直线加速器的多个样品的散射能谱,结果表明,该方法能有效区分高原子序数物质。     

CZT探测器测量核燃料组件铀丰度实验研究

采用CZT探测器、数字谱仪、准直器等组成了1套便携式CZT探测器铀丰度测量装置。该装置可对燃料组件铀丰度进行测定,以便确定相应铀产品丰度符合规定要求。实验研究中,对几类燃料组件丰度进了测量,建立了CZT探测器测量燃料组件铀丰度的方法。现场测量结果表明,铀丰度测量结果相对偏差小于3%,方法简单可靠,装置简便,能满足核材料保障监督和核设施现场测量中的需求。     

星载核爆X射线探测技术进展

卫星有效载荷对核爆炸的探测是实现国土及全球核爆监测的最佳手段，核爆传感器也可为空间科学研究积累数据。而星载X射线探测的途径，可较理想地实现对近地太空核爆的探测、识别、定位与确定核爆炸的当量。主要介绍利用X射线探测太空核爆在国外的发展历史及现状，并且预测了今后的发展趋势。     

基于X射线探测技术的电路设计

主要研究的是基于X射线探测技术的电路.设计电路中包括了输入级、线性放大电路、脉冲幅度分析电路等.同时也研究了高压电源,高压电源为探测器提供高电压,对X射线能级探测有很大的作用.     

用于高能X射线成像的CdWO4闪烁探测器探测灵敏度的研究

高能X射线成像系统对小截面探测器的探测灵敏度提出了很高的要求，分析了由CdWO4晶体耦合光电二极管所组成的探测器单元探测灵敏度的决定因素，采用蒙－卡计算、经验估算等对其在高能加速器和^60Co源下的探测灵敏度进行了估算，并和测量值进行比较。二者吻合较好，证明了估算方法的正确性。     

高能X射线实时成像系统的研究

该高能X射线实时成像系统是为所生产的探伤加速器配置的实时成像系统。 为确保计划一次成功,对各种技术路线做了较深入的调研,进行了必要的理论计算,并对稀土屏、BGO屏、特种发光玻璃屏及碘化艳单晶屏分别配普通CCD、ICCD及科学级CCD儿种方案在4MeV探伤加速器上进行了可行性实验,摸索了实验的一些必须条件,选出了最佳方案。 订购了部分关键部件（转换屏、大面积反射镜）,并设计了增感屏、机壳等结构。 在软件处理方面,对各种处理方法编辑了处理程序,并对处理进行了比较及分析。 在实验台架上看到了清楚的透视图像,此图像达到了不低于2％的对比度分辨率（最终要     

高能X射线探伤机房屏蔽计算

目的选用一个合适的计算方法对X射线能量大于10 MV的工业探伤用直线加速器机房进行屏蔽计算,确定屏蔽厚度。方法以一台DZ-12/5500型工业探伤用直线加速器机房为研究对象,参考NCRP 151号报告、GBZ/T220.2—2009等资料中提供的计算方法进行计算和分析。结果该加速器机房有用线束方向混凝土屏蔽墙厚度需278 cm,其它三面墙分别需要182、195、204 cm;顶盖厚度为110 cm混凝土时,天空反散射在距机头20 m处造成的剂量当量率非常小;"Z"字型迷道入口处总周剂量当量为115.69μSv,其中X射线的散射和泄漏辐射总剂量当量为2.43μSv/周,中子辐射剂量当量为102.96μSv/周,中子俘获γ射线剂量当量为10.30μSv/周。结论对实际建成运行的机房检测结果的分析后发现,上述计算值与检测值比较吻合,说明本文选用的计算方法和选取的参数可行。     

高能X射线实时成像技术及固体线性阵列探测器研究

该项目主要研究高阻和低阻硅光二极管阵列探测器的设计及制备工艺,闪烁晶体阵列及隔离层、光反射层的加工装配,两种阵列之间的耦合,线性阵列探测器封装技术,线性阵列探测器性能测试,阵列探测器信号处理及线性扫描二维像的数据获取和图像处理技术,空间分辨和密度分辨率的影响因素等,从而掌握固体线性阵列探测器这一中、高能X射线实时成像和CT成像的核心技术,研制成功固体线性阵列探测器成像单元,掌握线性扫描二维成像技术。     

开发新一代核燃料组件

【英国《国际核工程》2000年1月号第38页报道】 联合设计燃料组件是由法马通/法杰马公司(Framatome/Fragema)和法马通高杰马燃料公司(FCF)制订的联合战略的成果。它们希望研制出一种能够满足2005年以后的运营者需求的燃料组件。 20世纪末,缺乏竞争力是核工业面临的主要挑战。为此,Framatome/Fragema和FCF已经研制出了一种新的核燃料组件即联合燃料组件,它可使现在的压水堆(PWR)能够得到更好地利用,还可用于未来的欧洲压水堆(EPR)。 研制该联合燃料组件的目标建立在对法马通(Framatome)/法杰马(Fragema)(特别是在欧洲、中国和南非)…     

高能X射线实时成像系统的软件开发

数字图像处理是当今计算机技术应用的一个重要领域,它在工业探伤、医疗诊断、卫星遥控、安全检查等方面显示出越来越重要的作用。根据用户的需求,开展了这方面的研究工作。 由于种种原因,经CCD摄像设备获取的图像效果不理想,画面很模糊。按照国家射线探伤标     

多气隙电阻板室探测X射线研究

介绍了多气隙电阻板室(MRPC)的结构和原理,用蒙特卡罗方法计算了MRPC对X射线的灵敏度,并进行了脉冲X光机实验.实验表明,MRPC有望作为大面积的阵列探测器用于X射线成像技术研究.     

高能闪光X射线能谱的空间分布特征

高能闪光X射线是闪光X射线照相的主要手段,而高能闪光X射线的属性参数会影响到闪光X射线照相的实际结果,其中最为重要的属性便是能谱.能谱的空间分布特征可以有效地帮助实际测量装置的结构设计,获取最佳的测量效果.Geant4是国际上通用的高能物理模拟系统,在轫致辐射理论的基础上,使用其对实际场景进行了细致模拟,从而得到高能闪光X射线能谱在空间上的分布特征.     

高能X射线成像装置数据采集与传输系统设计

为满足高能X射线成像装置对并行数据实时采集以及远距离传输的要求,开发了一套嵌入式并行数据采集与网络传输系统。该系统用FPGA实现多通道并行数据的实时采集,用ARM完成了数据的缓存以及基于TCP协议的以太网数据传输。此系统已成功应用于多台高能X射线成像装置中,运行稳定。     

宽频超声无损检测核燃料元件及复合结构技术研究

根据层状复合结构非均匀性、层薄、质量要求高等特点,讨论了超声检测的特殊性,介绍了宽频相幅超声检测结合质量原理及图象化超声检测技术。实验表明:本技术及检测系统设计合理;宽频超声系统具有盲区小,分辨率高、可靠性好和功能强等特点。已成功用于核反应堆元件、爆炸复合结构、电子元件和其他层状复合材料的自动化无损检测。     

高能X射线实时成像及固体线性阵列探测器技术研究项目中的软件开发

这是一个涉及多学科相关技术的项目,计算机数字成像是该项目中的一部分,即将前端设备送来的信号作相应处理,然后以数字成像的方法在计算机屏幕上显示出来。已实现的功能包括:实时控制系统的启动、停止,实时数据获取,探测器零点校正,探测器效率校正,实时成像,图像缩放,