CN212483883U - 一种快堆覆盖气体γ活度监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，包括套设在气体取样管道上的屏蔽壳体和设置在所述屏蔽壳体内且与气体取样管道配合的辐射探测组件；所述屏蔽壳体包括依次连接的前盖、屏蔽筒和后盖，前盖上与屏蔽筒配合的一端开设有与气体取样管道配合的第一通槽，屏蔽筒上开设有与气体取样管道配合的第二通槽，屏蔽筒侧壁上设置有源检装置。本实用新型通过将屏蔽壳体套设在气体取样管道上，辐射探测组件设置在屏蔽壳体内工作，使覆盖气体γ活度监测不受监测工艺间高本底辐射环境的影响，保证探测的准确性；同时设置内嵌源和源检装置辨识辐射探测组件是否存在损坏，以便及时更换维修，保证探测的准确度，实用性强，便于推广使用。

Description

一种快堆覆盖气体γ活度监测仪

技术领域

本实用新型属于快堆覆盖气体γ活度监测技术领域，具体涉及一种快堆覆盖气体γ活度监测仪。

背景技术

在快中子反应堆运行工况下，燃料破损气体覆盖***通过管道连续将反应堆容器内的覆盖气体抽取到堆容器外覆盖气体放射性活度监测工艺间。传统的快堆覆盖气体监测方法是利用通用实验室γ谱仪对工艺间管道的覆盖气体进行测量，直接对裂变核素进行分析，由于采用的实验室仪表测量的是原始数据，需要将原始数据导出对数据进行分析，同时实验室仪表γ谱仪在工艺间处于高本底辐射环境，容易对探测器和后续的电子学电路造成影响，导致测量结果不准确。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其结构简单，设计合理，实用性强，通过将屏蔽壳体套设在气体取样管道上，辐射探测组件设置在屏蔽壳体内工作，使覆盖气体γ活度监测不受监测工艺间高本底辐射环境的影响，保证探测的准确性；同时设置内嵌源和源检装置辨识辐射探测组件是否存在损坏，以便及时更换维修，保证探测的准确度，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：包括套设在气体取样管道上的屏蔽壳体和设置在所述屏蔽壳体内且与气体取样管道配合的辐射探测组件；

所述屏蔽壳体包括依次连接的前盖、屏蔽筒和后盖，所述辐射探测组件设置在屏蔽筒内，前盖上与屏蔽筒配合的一端开设有与气体取样管道配合的第一通槽，屏蔽筒上开设有与气体取样管道配合的第二通槽，屏蔽筒侧壁上开设有与所述辐射探测组件的探测端配合且与屏蔽筒内部连通的源检通孔，所述源检通孔内填塞有源检装置，所述源检装置包括T型铅塞和设置在T型铅塞靠近屏蔽筒内一端的放射源；

所述辐射探测组件包括依次连接的晶体、光电倍增管和信号处理电路板，晶体上与气体取样管道配合的一端设置有内嵌源，所述信号处理电路板上集成有前置放大电路和主放大电路，光电倍增管的输出端与前置放大电路的输入端连接。

上述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述前置放大电路包括电容C18、PNP三极管Q1和PNP三极管Q2，电容C18的一端与光电倍增管的阳极连接，电容C18的另一端与PNP三极管Q1的基极连接，光电倍增管采用正高压供电，PNP三极管Q1的发射极分三路，一路依次经电阻R5和电阻R1与+12V电源连接，第二路经电阻R9与PNP三极管Q2的基极连接，第三路依次经电容C9和电阻R4与电阻R5和电阻R1的连接端连接，电容C9和电阻R4的连接端分两路，一路经电阻R17接地，另一路经电阻R13与PNP三极管Q1的基极连接，PNP三极管Q1的集电极分两路，一路经电阻R18接地，另一路经电容C15与PNP三极管Q2的发射极连接，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的发射极分两路，一路经电阻R3与电阻R5和电阻R1的连接端连接，另一路经电容C10与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端为所述前置放大电路的输出端。

上述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述主放大电路包括运算放大器U1、运算放大器U2和运算放大器U3，运算放大器U1的同相输入端分两路，一路经电容C11与所述前置放大电路的输出端连接，另一路经电阻R14接地，运算放大器U1的输出端分两路，一路经电阻R2与运算放大器U1的反相输入端连接，另一路依次经电容C12和电阻R11与运算放大器U2的反相输入端连接，运算放大器U1的的电源正极与+5V电源连接，运算放大器U1的的电源负极与-5V电源连接；运算放大器U2的同相输入端经电阻R16接地，运算放大器U2的输出端分两路，一路经电阻R6与运算放大器U2的反相输入端连接，另一路经电阻R12与运算放大器U3的同相输入端连接，运算放大器U2的的电源正极与+5V电源连接，运算放大器U2的的电源负极接地；运算放大器U3的同相输入端经电容C16接地，运算放大器U3的反相输入端经电阻R7接地，运算放大器U3的输出端分两路，一路经电阻R8与运算放大器U3的反相输入端连接，另一路依次经电容C13和电阻R15接地，电容C13和电阻R15的连接端为所述主放大电路的输出端，运算放大器U3的的电源正极与+5V电源连接，运算放大器U3的的电源负极接地。

上述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述屏蔽筒与前盖之间、以及屏蔽筒与后盖之间均通过铰链连接。

上述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述屏蔽壳体底部设置有安装座。

上述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述后盖上远离铰链的一端开设有凹槽。

上述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述晶体为50mm×50mm的NaI闪烁晶体，光电倍增管为CR105-03型光电倍增管。

上述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述内嵌源为镅源。

上述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述后盖上设置有插头，插头的一端穿过后盖与信号处理电路板连接，插头的另一端通过线缆与计算机连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过将屏蔽壳体套设在气体取样管道上，辐射探测组件设置在屏蔽壳体内工作，使覆盖气体γ活度监测不受监测工艺间高本底辐射环境的影响，保证探测的准确性。

2、本实用新型通过在晶体上前侧设置内嵌源，晶体识别内嵌源发出的辐射信号并转换为光信号，以便后续光电倍增管信号转换，光电倍增管的输出端经信号处理后的内嵌源探测数据作为参考数据，辨识辐射探测组件是否存在损坏，以便设备的及时更换维修，保证探测准确度，使用效果好。

3、本实用新型通过设置源检装置，在需要源检时***固定有放射源的源检装置，根据辐射探测组件探测到的放射源的放射性来判断辐射探测组件是否存在损坏，以便设备的及时更换维修，保证探测准确度，使用效果好。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，实用性强，通过将屏蔽壳体套设在气体取样管道上，辐射探测组件设置在屏蔽壳体内工作，使覆盖气体γ活度监测不受监测工艺间高本底辐射环境的影响，保证探测的准确性；同时设置内嵌源和源检装置辨识辐射探测组件是否存在损坏，以便及时更换维修，保证探测的准确度，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中的A向视图。

图3为图2中的B-B剖视图。

图4为本实用新型的使用状态图。

图5为本实用新型前置放大电路的电路原理图。

图6为本实用新型主放大电路的电路原理图。

附图标记说明:

1-气体取样管道； 2-前盖； 3-屏蔽筒；

4-后盖； 5-第一通槽； 6-第二通槽；

7-T型铅塞； 8-放射源； 9-晶体；

10-光电倍增管； 11-信号处理电路板； 12-内嵌源；

13-铰链； 14-安装座； 15-凹槽；

16-插头。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型包括套设在气体取样管道1上的屏蔽壳体和设置在所述屏蔽壳体内且与气体取样管道1配合的辐射探测组件；

所述屏蔽壳体包括依次连接的前盖2、屏蔽筒3和后盖4，所述辐射探测组件设置在屏蔽筒3内，前盖2上与屏蔽筒3配合的一端开设有与气体取样管道1配合的第一通槽5，屏蔽筒3上开设有与气体取样管道1配合的第二通槽6，屏蔽筒3侧壁上开设有与所述辐射探测组件的探测端配合且与屏蔽筒3内部连通的源检通孔，所述源检通孔内填塞有源检装置，所述源检装置包括T型铅塞7和设置在T型铅塞7靠近屏蔽筒3内一端的放射源8；

所述辐射探测组件包括依次连接的晶体9、光电倍增管10和信号处理电路板11，晶体9上与气体取样管道1配合的一端设置有内嵌源12，所述信号处理电路板11上集成有前置放大电路和主放大电路，光电倍增管10的输出端与前置放大电路的输入端连接。

本实施例中，所述屏蔽壳体采用7cm厚度的低本底老铅浇注而成；

需要说明的是，在本装置正常工作状态下，所述源检通孔内使用与源检通孔孔径相同的铅棒填充，在需要检测辐射探测组件是否处在正常工作状态下时，拔出铅棒，***所述源检装置，T型铅塞7远离放射源8的一端被卡在屏蔽筒3外，防止T型铅塞7过度深入屏蔽筒3内造成放射源8损坏；

需要说明的是，通过设置第一通槽5和第二通槽6便于气体取样管道1的安装，第一通槽5和第二通槽6拼接起来组成与气体取样管道1管径相同的圆形通孔，保证屏蔽筒3的屏蔽性能，同时防止监测过程中气体取样管道1在装置内上下移动导致的监测结果不准确，操作方便，使用效果好；

需要说明的是，所述放射源8为¹³⁷Cs放射源；

需要说明的是，通过将屏蔽壳体套设在气体取样管道1上，辐射探测组件设置在屏蔽壳体内工作，使覆盖气体γ活度监测不受监测工艺间高本底辐射环境的影响，保证探测的准确性；

通过在晶体9上前侧设置内嵌源12，晶体9识别内嵌源12发出的辐射信号并转换为光信号，以便后续光电倍增管信号转换，光电倍增管的输出端经信号处理后的内嵌源12探测数据作为参考数据，辨识辐射探测组件是否存在损坏，以便设备的及时更换维修，保证探测准确度，使用效果好；

通过设置源检装置，在需要源检时***固定有放射源8的源检装置，根据辐射探测组件探测到的放射源8的放射性来判断辐射探测组件是否存在损坏，以便设备的及时更换维修，保证探测准确度，使用效果好；

本实施例中，如图5所示，所述前置放大电路包括电容C18、PNP三极管Q1和PNP三极管Q2，电容C18的一端与光电倍增管10的阳极连接，电容C18的另一端与PNP三极管Q1的基极连接，光电倍增管10采用正高压供电，PNP三极管Q1的发射极分三路，一路依次经电阻R5和电阻R1与+12V电源连接，第二路经电阻R9与PNP三极管Q2的基极连接，第三路依次经电容C9和电阻R4与电阻R5和电阻R1的连接端连接，电容C9和电阻R4的连接端分两路，一路经电阻R17接地，另一路经电阻R13与PNP三极管Q1的基极连接，PNP三极管Q1的集电极分两路，一路经电阻R18接地，另一路经电容C15与PNP三极管Q2的发射极连接，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的发射极分两路，一路经电阻R3与电阻R5和电阻R1的连接端连接，另一路经电容C10与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端为所述前置放大电路的输出端。

如图5所示，实际接线使用中，光电倍增管10外侧接有分压电路，分压电路包括依次连接的电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29和电阻R30，电阻R20远离电阻R21的一端正高压供电，电阻R20外并联有电容C19，电阻R21外并联有电容C20，电阻R22外并联有电容C21，电容C19、电容C20和电容C21均为滤波电容，避免因脉冲电流过大使极间电压下降，光电倍增管信号通过电容C18耦合到前置放大电路输入端。

需要说明的是，光电倍增管10采用正高压供电，其优点是可以减少光电倍增管10的噪音。这是因为光阴极通常是涂敷在光电倍增管玻璃壳前端内表面上，正高压供电时阴极为地电位，阳极接正极性高压；此外，实际使用时，光电倍增管10外面还加有坡莫合金金属套用作电磁屏蔽，而坡莫合金金属套也是接地的。所以，在金属套和涂敷光阴极的玻璃壳之间没有电位差，因此，不会在其间产生微弱放电而使光电倍增管噪声增高。

本实施例中，如图6所示，所述主放大电路包括运算放大器U1、运算放大器U2和运算放大器U3，运算放大器U1的同相输入端分两路，一路经电容C11与所述前置放大电路的输出端连接，另一路经电阻R14接地，运算放大器U1的输出端分两路，一路经电阻R2与运算放大器U1的反相输入端连接，另一路依次经电容C12和电阻R11与运算放大器U2的反相输入端连接，运算放大器U1的的电源正极与+5V电源连接，运算放大器U1的的电源负极与-5V电源连接；运算放大器U2的同相输入端经电阻R16接地，运算放大器U2的输出端分两路，一路经电阻R6与运算放大器U2的反相输入端连接，另一路经电阻R12与运算放大器U3的同相输入端连接，运算放大器U2的的电源正极与+5V电源连接，运算放大器U2的的电源负极接地；运算放大器U3的同相输入端经电容C16接地，运算放大器U3的反相输入端经电阻R7接地，运算放大器U3的输出端分两路，一路经电阻R8与运算放大器U3的反相输入端连接，另一路依次经电容C13和电阻R15接地，电容C13和电阻R15的连接端为所述主放大电路的输出端，运算放大器U3的的电源正极与+5V电源连接，运算放大器U3的的电源负极接地。

实际使用时，运算放大器U1、运算放大器U2和运算放大器U3均选用型号为THS4281的运算放大器，电阻R1和电阻R10的阻值均为10Ω，电阻R2的阻值为150Ω，电阻R3的阻值为3kΩ，电阻R4的阻值为200kΩ，电阻R5的阻值为9.1kΩ，电阻R6的阻值为3.3kΩ，电阻R7和电阻R24的阻值均为1kΩ，电阻R8的阻值为4.7kΩ，电阻R9的阻值为22Ω，电阻R11的阻值为820Ω，电阻R12的阻值为200Ω，电阻R13的阻值为30kΩ，电阻R14的阻值为47kΩ，电阻R15和电阻R19的阻值均为20kΩ，电阻R16的阻值为656Ω，电阻R17的阻值为500kΩ，电阻R18的阻值为1kΩ，电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29的阻值均为510kΩ，电阻R30的阻值为1MΩ；电容C1、电容C2、电容C3、电容C17的容值均为0.1μF，电容C4的容值为0.01μF，电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C13、电容C14、电容C15和电容C16的容值均为10μF，电容C11的容值为1μF，电容C12和电容C18的容值均为4.7nF，电容C19、电容C20和电容C21的容值均为10nF；

本实施例中，所述屏蔽筒3与前盖2之间、以及屏蔽筒3与后盖4之间均通过铰链13连接。

需要说明的是，通过铰链13将屏蔽筒3与前盖2和后盖4连接起来方便气体取样管道的安装以及辐射探测组件的安装，无需繁琐的拧螺丝操作，使用方便快捷。

本实施例中，所述屏蔽壳体底部设置有安装座14。

需要说明的是，通过设置安装座14使屏蔽壳体易于搬运，同时可根据现场不同情况设计不同形状功能的安装座14，使本装置的使用更加方便，安装更加便捷。

本实施例中，所述后盖4上远离铰链13的一端开设有凹槽15。

需要说明的是，通过设置凹槽15便于后盖4的打开和闭合。

本实施例中，所述晶体9为50mm×50mm的NaI闪烁晶体，光电倍增管10为CR105-03型光电倍增管。

本实施例中，所述内嵌源12为镅源。

本实施例中，所述后盖4上设置有插头16，插头16的一端穿过后盖4与信号处理电路板11连接，插头16的另一端通过线缆与计算机连接。

本实用新型在使用时，先用铅棒填充源检通孔，打开后盖4将辐射探测组件安装在屏蔽筒3内，将本仪器放至指定位置后打开前盖2，将气体取样管道1放至第一通槽5和第二通槽6之间，关闭前盖2，仪器开始工作；辐射探测组件探测气体取样管道1内覆盖气体的γ活度，当气体取样管道1中的覆盖气体辐射的γ射线入射到NaI晶体时，晶体的原子或分子受激而产生荧光。晶体闪烁的平均频率与入射射线的强度成正比，单次荧光的亮度与入射射线的能量成正比，这些荧光作用于光电倍增管的光阴极上，从中打出电子。由于光电倍增管打拿极上的二次电子发射作用，使打出的电子数量不断增加，最后在光电倍增管的阴极负载上产生脉冲信号，此负脉冲经电容耦合后经信号处理电路板11处理，以便于更好地向计算机传输信号；晶体9识别内嵌源12发出的辐射信号并转换为光信号，以便后续光电倍增管信号转换，光电倍增管的输出端经信号处理后的内嵌源12探测数据作为参考数据，辨识辐射探测组件是否存在损坏，以便设备的及时更换维修；在需要检测辐射探测组件是否处在正常工作状态下时，拔出铅棒，***所述源检装置，T型铅塞7远离放射源8的一端被卡在屏蔽筒3外，防止T型铅塞7过度深入屏蔽筒3内造成放射源8损坏，根据辐射探测组件探测到的放射源8的放射性来判断辐射探测组件是否存在损坏，以便设备的及时更换维修，提高仪器整体的使用寿命。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：包括套设在气体取样管道(1)上的屏蔽壳体和设置在所述屏蔽壳体内且与气体取样管道(1)配合的辐射探测组件；

所述屏蔽壳体包括依次连接的前盖(2)、屏蔽筒(3)和后盖(4)，所述辐射探测组件设置在屏蔽筒(3)内，前盖(2)上与屏蔽筒(3)配合的一端开设有与气体取样管道(1)配合的第一通槽(5)，屏蔽筒(3)上开设有与气体取样管道(1)配合的第二通槽(6)，屏蔽筒(3)侧壁上开设有与所述辐射探测组件的探测端配合且与屏蔽筒(3)内部连通的源检通孔，所述源检通孔内填塞有源检装置，所述源检装置包括T型铅塞(7)和设置在T型铅塞(7)靠近屏蔽筒(3)内一端的放射源(8)；

所述辐射探测组件包括依次连接的晶体(9)、光电倍增管(10)和信号处理电路板(11)，晶体(9)上与气体取样管道(1)配合的一端设置有内嵌源(12)，所述信号处理电路板(11)上集成有前置放大电路和主放大电路，光电倍增管(10)的输出端与前置放大电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述前置放大电路包括电容C18、PNP三极管Q1和PNP三极管Q2，电容C18的一端与光电倍增管(10)的阳极连接，电容C18的另一端与PNP三极管Q1的基极连接，光电倍增管(10)采用正高压供电，PNP三极管Q1的发射极分三路，一路依次经电阻R5和电阻R1与+12V电源连接，第二路经电阻R9与PNP三极管Q2的基极连接，第三路依次经电容C9和电阻R4与电阻R5和电阻R1的连接端连接，电容C9和电阻R4的连接端分两路，一路经电阻R17接地，另一路经电阻R13与PNP三极管Q1的基极连接，PNP三极管Q1的集电极分两路，一路经电阻R18接地，另一路经电容C15与PNP三极管Q2的发射极连接，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的发射极分两路，一路经电阻R3与电阻R5和电阻R1的连接端连接，另一路经电容C10与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端为所述前置放大电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述主放大电路包括运算放大器U1、运算放大器U2和运算放大器U3，运算放大器U1的同相输入端分两路，一路经电容C11与所述前置放大电路的输出端连接，另一路经电阻R14接地，运算放大器U1的输出端分两路，一路经电阻R2与运算放大器U1的反相输入端连接，另一路依次经电容C12和电阻R11与运算放大器U2的反相输入端连接，运算放大器U1的电源正极与+5V电源连接，运算放大器U1的电源负极与-5V电源连接；运算放大器U2的同相输入端经电阻R16接地，运算放大器U2的输出端分两路，一路经电阻R6与运算放大器U2的反相输入端连接，另一路经电阻R12与运算放大器U3的同相输入端连接，运算放大器U2的电源正极与+5V电源连接，运算放大器U2的电源负极接地；运算放大器U3的同相输入端经电容C16接地，运算放大器U3的反相输入端经电阻R7接地，运算放大器U3的输出端分两路，一路经电阻R8与运算放大器U3的反相输入端连接，另一路依次经电容C13和电阻R15接地，电容C13和电阻R15的连接端为所述主放大电路的输出端，运算放大器U3的电源正极与+5V电源连接，运算放大器U3的电源负极接地。

4.根据权利要求1所述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述屏蔽筒(3)与前盖(2)之间、以及屏蔽筒(3)与后盖(4)之间均通过铰链(13)连接。

5.根据权利要求1所述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述屏蔽壳体底部设置有安装座(14)。

6.根据权利要求4所述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述后盖(4)上远离铰链(13)的一端开设有凹槽(15)。

7.根据权利要求2所述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述晶体(9)为50mm×50mm的NaI闪烁晶体，光电倍增管(10)为CR105-03型光电倍增管。

8.根据权利要求1所述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述内嵌源(12)为镅源。

9.根据权利要求1所述的一种快堆覆盖气体γ活度监测仪，其特征在于：所述后盖(4)上设置有插头(16)，插头(16)的一端穿过后盖(4)与信号处理电路板(11)连接，插头(16)的另一端通过线缆与计算机连接。

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