Устройство неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИО АЛИСТИЧЕСНИСПУЬЛИН(19) (102 1)4 С 01 В 23/22 ГОС ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ К АВТОРСНОМЪГ СВИД"П:ЛЬСТВ(56) Под ред. Лобанова Е.М. и Хуснутдинова Р.И. Активационный анализ. Из-во ФАН, Ташкент, 1971, с.230-341,Меп 1 оче Н.О. ей а 1 Са 1 ейогпыш 252 еызау зузеш йог РВК-йпре йц 1 з 1 р 1 з. Нпс 1 еаг ТесЬпо 1 ону 1973, 20, У 2, р. 124"133.Егиазаров Б.Г. и др. Измерительная техника в инструментальном нейтронно-активационном анализе. М.: Атом- издат. с. 115-158.(54)(57) УСТРОЙСТВО НЕРАЗРУША 10 ЩЕГО АКТИВАЦИОННОГО АНАЛИЗА ДЛИННОМЕРНЫХ ОБРАЗЦОВ, содержащее источник облучения, камеру облучения и камеру измерения, транспортную систему с препаратопроводом, радиационную защиту,блоки управления и обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности анализа, в том числе при определениисодержания легких стабильных элементов путем сокращения временного интервала между облучением и измерением, а также повышения производительности анализа, препаратопроводвыполнен в виде жесткой прямой конструкции с возможностью перемещениявдоль оси на заданный шаг, а камера,.облучения и камера измерения смонтированы в единое целое с препаратопроводом.1031302 Изобретение относится к области активационного анализа и может применяться для определения включений стабильных элементов (кислорода,азота, фтора и др.) в снаряженных протяженных твэлах широкого класса на основе окисного, смешанного и карбидного топлива.Известно устройство для активациоиного определения стабильных элементов в общем объеме образца,состоящее из источника активации, например нейтронного генератора, транспортной системы с препаратопроводом для перемещения исследуемого образца, регистрирующей аппаратуры наведенно" го излучения и блока обработки полученной информации, которые управляются с пульта с определенной временной последовательностью.Однако из-за ограниченных размеров камер облучения и регистрации и, главным образом; постоянного положения камер облучения и регистрации относительно источника активации и детектора наведенной активности, а также наличия изгибов препаратопровода невозможен анализ протяженного снаряженного твэла длиною 0,5 м и более. Можно проводить анализ только отдельных частей расчлененной сборки твэла, которые нужно помещать в специальные транспортные контейнеры, размеры которых определяются конструкцией камер облучения и регистрации.Такой анализ отдельных участков . твэла связан с разрушением и расходо. ванием ценных изделий твэла и может привести к загрязнению оборудования, персонала и окружающей среды высокотоксичными и радиоактивными веществами. Анализ является непрямым, малодостоверным, поскольку не исключается возможность внесения дополнительных включений в фактическое содержание определяемых элементов в изготовляемом твэле, а малая производительность известных решений связана с необходимостью герметизации высокотоксичного ядерного топлива в специальных транспортных контейнерах.Известно устройство для неразрушающего активационного анализа длинно- мерных образцов, содержащее изотопный источник нейтронов на основе С, окруженный замедлителем нейтронов, камеру облучения, блок детектирования с радиационным экраном, механическую транспортную систему. 2Недостатком его является невозможность проведения анализа на содержание легких стабильных элементов (кис 1лород, азот, фтор и т.д.), так какиспользуется источник Си транспортная система не обеспечивает необходимого быстродействия при перемещении твэла,Наиболее близким по технической10 сущности к предлагаемому являетсяустройство для неразрушающего активационного анализа длинномерных образ"цов, содержащее источник облучения,камеру облучения и камеру измерения,транспортную систему с препаратопроводом, радиационную защиту, блоки управления и обработки информации.Устройство в качестве источниканейтронов содержит нейтронный генератор, а транспортная система выполненав виде пневмопочты.с гибкими препаратопроводами из полиэтилена.В этой системе, ввиду ограничен 25ных размеров камер облучения и регистрации, невозможности их продольного перемещения, а также из-за гибкойи изогнутой конструкции препаратопровода, протяженный твэл для анализаследует расчленять на отдельные части и упаковывать в герметичные транспортные контейнеры.Все эти операции проводят в спе"циальных камерах в среде инертногогаза для устранения окисления ядерно 35 го топлива.Затем упакованные образцы расчлененного твэла анализируют традиционным способом: облучают, посылают попрепаратопроводу из,камер облучения40 в камеру регистрации, детектируют наведенную активность и по ее величине определяют количественное содержание данного элемента в исследуемойчасти твэла.45 Очевидно, что выбранный для анализа из готовой партии твэл лишькосвенно отражает действительное содержание определяемых элементов вовсей партии и, следовательно, такойкосвенный анализ не является достоверным. 1 ри этом общее время анализа одного твэла составляет непропорционально большую величину с учетом 55 операций, связанных только с упаковкой образца в герметичный контейнер.Целью изобретения является повьппение точности анализа, в том числепри определении содержания легких20 г 5 35 40 45 50 55 стабильных элементов путем сокращения временного интервала между облучением и измерением, а также повышение производительности анализа.Это достигается тем, что в устройстве для неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов,содержащем источник облучения, камеру облучения икамеру измерения,транспортную систему с препаратопроводом, радиационную защиту, блокиуправления и обработки информации,препаратопровод выполнен в виде жесткой прямой конструкции с возможностью перемещения вдоль оси на заданный шаг, а камера облучения и камераизмерения смонтированы в единое целое с препаратопроводом.Для проведения анализа твэлов различногб диаметра или сечения на твэлнадевают соответствующие транспорт/ные втулки.На фиг, 1 приведена блок-схемаустройства неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов; на фиг, 2 - функционально-конструктивная схема транспортной системы устройства.Устройство неразрушающего активационного анализа длинномерных образцов содержит источник 1 облучения,например нейтронный генератор, транспортную систему 2 с препаратопроводом, выполненным в виде жесткой прямой конструкции, на концах которойсмонтированы в виде единого целогокамера облучения 3 и камера регистрации 4, детектор 5, окруженный радиационной защитой 6, воздухораспределительное устройство 7 и блок 8 управления и обработки информации.Транспортная система устройствасодержит анализируемый образец 9 странспортными втулками 10, амортиза".торы - первый 11 и второй 12, подпружиненные защелки - первую 13 ивторую 14, пневмоцилиндры - первый15 и второй 16, направляющие 17 шаговый механизм 18, препаратопровод 19,Устройство работает следующим образом.До начала анализа на концы анализируемого образца 9 надевают соответствующие транспортные втулки 10 изагружают образец в камеру облучения3, выполняющую дополнительно рольприемной камеры, где образец фикси-.руют в определенном положении между штоком первого амортизатора 11 и первой защелкой 13.После облучения в течение времени, которое задается на блоке управления и обработки информации, по команде срабатывает электроклапан воздухораспределительного устройства 7 и сжатый воздух подается в первый пневмоцилиндр 15, что способствует срабаты 10 ванию первой защелки 13, закрытой ранее при помощи пружины.Анализируемый образец под действием сжатого воздуха, перемещаясь по препаратопроводу 19, отжимает вторую защелку 14, проскакивает в камеру регистрации 4 до упора в шток второгоамортизатора 12, пружина которого гасит кинематическую.энергию образца,и возвращает его до упора во вторую защелку 14. Образец фиксируется между второй защелкой 14 и штоком второго амортизатора 12 в камере регистрации.По окончании измерения по команде с блока управления срабатывает соответствующий электрокланан воздухорас-пределительного устройства 7, и сжатый воздух приводит в действие второй пневмоцилиндр 16, шток которого отжимает вторую защелку 14. Освобожденный твэл под действием сжатого воздуха возвращается в исходное положение для повторного облучения.Таким образом обеспечивается воспроизводимость положения твэла при циклическом перемещении его из позиции облучения в позицию измерения и обратно.Для исследования очередного участка образца препаратопровод 19 перемещают по направляющим 17 на заданный шаг при помощи шагового механизма 18, и процесс измерения повторяют.Таким образом осуществляется последовательное обследование по всей длине протяженного твэла.П р и м е р, На макетной установке осуществляют анализ имитатора протяженного твэла длиной 1100 мм и диаметром 7,3 мм на содержание в нем включений кислорода в шести выбранных участках протяженностью по 25 мм.Имитатор твэла снаряжен таблетками из уранадлиной 25 и 50 мм и диаметром 6 мм с различным содержанием кислорода в них. На концы имитатора надевают полиэтиленовые транспортные втулки. Масса имитатора 500 г,что соответствует массе твэла одного из типов.1031302 1Фю ювшю шю аи 1 Р УР У ВНИИПИ Заказ 1648/3 ираж 777 Подписно роизв.-полигр, пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Активацию выбранных участков имитатора проводят в течение 30 с нейтронами энергией 14,5 МэВ, полученными по реакции Т(й,п)фНе на нейтронном генераторе типа НГИ.Транспортировку имитатора из зоны облучения в зону регистрации на расстояние 5 м осуществляют при помощи сжатого воздуха при давлении 0,5 атм по препаратопроводу, выполненнЬму из стальной трубы внутренним диаметром 15 мм.Наведенное излучение регистрируют в течение 30 с при помощи детектора на основе кристалла Иа 1(Т 1) диаметром 63 хб 3 мм. Для подавления высоко- интенсивного низкоэнергетического излучения от продуктов деления помещают между камерой регистрации и детектором свинцовый Фильтр толщиной 7 мм. Детектор окружают свинцовой защитой толщиной 100 мм с коллиматором, выполненным такимобразом, чтобы одновременно осуществлялась защита детектора от периФерийных участков имитатора, Дополнительно детектор защищен от прямого нейтронного излучения теневой защитой из бетона толщиной 20 см и слоем воды толщиною 80 см. После детектирования исследуемого участка имитатор по команде с пульта возвращают при помощи сжатого воздуха обратно в камеру облучения к мишени нейтронного генератора, и повторяют очередной цикл анализа участка.Исследование очередного участка имитатора осуществляют путем перемещения всего препаратопровода шаговым механизмом по команде с пульта управления. Детектирование гамма-излучения нуклида М - продукта активациикислорода - провбдят в энергетическойобласти 5, 1-7,4 МэВ. При нейтронномпотоке 2 10 З с-" за время анализа4 мин предел обнаружения массовогосодержания кислорода на уровне 0,09%.Прн массовом содержании кислорода0,2% погрешность анализа не превышаа 10 ет 10 отн,%.Измерение концентрации кислородав исследуемых участках имитаторатвэла в .пределах погрешности измерения совпадают с введенными количест 15 вами,Применение изобретения позволяетпроводить неразрушающий анализ включений стабильных элементов в снаряженном и протяженном твэле, предна 20 значенном для последующей эксплуатации в ядерном реакторе, и отбраков"ку некондиционных твэлов перед ихзагрузкой в реактор, для предупреждения .преждевременного выхода изстроя пакета твэлов при эксплуатации.Не менее чем в 10 раз повышается производительность аналитических операций, связанных с контролем качестватэвла по составу лимитируемых при 30 месей. Возрастает достоверность регзультатов анализа; поскольку устраняются источники дополнительных погрешностей за счет загрязнения отдельных частей твэла (например окис 35 ление) в процессе его расчленения.Исключается разрушение дорогостоящихкомпонентов твэла и устраняется возможность загрязнения оборудования,персонала и окружающей среды высоко 40 токсичными радиоактивными веществами,