集成式宽量程伽玛中子探测装置的制作方法

本发明属于射线探测领域，具体涉及一种集成式宽量程伽玛中子探测装置。

背景技术：

对于水上漂移反应堆或其他核动力装置反应堆安全壳内以及核电站控制区等放射性控制场所的区域，辐射场环境较为复杂，工作场所都存在伽玛、中子的辐射，为保障工作人员的安全，伽玛剂量率、中子剂量和注量是重要的监测内容之一，能直接反映工作人员所接受剂量的大小和设施的安全运行状况。随着计算机智能技术和信息化技术的发展，对监测的信息实时处理能力也不断提高。因此，亟待根据工程的需要研制一种固定式的集成式的伽玛、中子当量剂量监测仪。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种集成式宽量程伽玛中子探测装置，该技术方案能够有效扩展伽玛测量的能量范围，以及有效监测反应堆周边的混合辐射。

本发明的技术方案如下：

集成式宽量程伽玛中子探测装置，包括γ探头、中子探头和显示主机；所述γ探头和所述中子探头均与所述显示主机通信连接；所述显示主机与上位机通信连接。

进一步地，上述集成式宽量程伽玛中子探测装置，所述γ探头包括碘化钠探测器、硅半导体探测器和自动切换模块；所述自动切换模块用于切换所述碘化钠探测器和硅半导体探测器的工作状态。

进一步地，上述集成式宽量程伽玛中子探测装置，所述自动切换模块在辐照达到100μsv/h时，将γ探头由碘化钠探测器工作切换至硅半导体探测器工作。

进一步地，上述集成式宽量程伽玛中子探测装置，所述γ探头数量为2，所述中子探头数量为1。

进一步地，上述集成式宽量程伽玛中子探测装置，所述γ探头和所述中子探头分别安全于不同的探头箱内。

进一步地，上述集成式宽量程伽玛中子探测装置，所述γ探头和所述中子探头安装于同一集成化探头箱内。

进一步地，上述集成式宽量程伽玛中子探测装置，所述中子探头包括慢化球体和设置于所述慢化球体内部的³he正比计数器。

进一步地，上述集成式宽量程伽玛中子探测装置，所述慢化球体为聚乙烯材质。

进一步地，上述集成式宽量程伽玛中子探测装置，所述中子探头通过测量慢化球内在球径向不同层的读数，经解谱来确定入射中子的剂量。

进一步地，上述集成式宽量程伽玛中子探测装置，所述γ探头和所述中子探头均与所述显示主机的通信连接采用rs485通讯连接；所述显示主机与上位机的通信连接采用rs485通讯连接。

本发明的有益效果如下：

采用宽量程的伽玛探头，使其伽玛射线剂量率测量范围宽达3.6×10^-2～10⁷μgy/h，同时集成了中子探头且避免伽玛射线对中子测量的干扰，满足混合辐射场下剂量监测的需求。

附图说明

图1为本发明的集成式宽量程伽玛中子探测装置的结构框图。

图2为本发明的γ探头的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明的技术方案采用一套剂量监测系统完成对核反应堆等复杂辐射场所伽玛和中子剂量监测及剂量数据管理。该种监测仪有利于简化核动力设施场所辐射监测系统设备复杂度，节省布置空间，简化测量信息传输电缆，统一辐射监测系统接口。

1、伽玛探头

伽玛射线剂量率测量范围宽达3.6×10^-2～10⁷μgy/h，单一的探测器很难达到，只能采用双探测器结合的方式。nai闪烁体含高原子序数的碘，密度大、原子序数高、发光效率高、能量线性好，因此对γ射线的探测效率高，测量准确度高，缺点是时间响应慢，只能工作在剂量率不大高的场合。硅半导体探测器种类繁多，组成成分、制备工艺、工作特性相差较大，但硅半导体探测器对环境适应，其有效厚度只有微米量级，可以很好地工作于高剂量率场合，同时硅半导体的禁带能(ev)宽赋予其良好的高温性能和耐辐照性能，与nai闪烁体相结合，结合根据计数率自动切换量程的技术，低剂量率情况下发挥nai闪烁体探测效率高、测量准确的优点，高剂量率下发挥半导体探测器环境适应性好、耐辐照的优点。

2、中子探头

中子探测器有he-3正比计数器、bf3计数管、lii或li玻璃闪烁体等，它们对中子探测效率的排序由高到底是he-3正比计数器、bf3计数管、lii或li玻璃闪烁体；中子辐射场一般都会伴随有γ辐射，上述探测器对γ的响应由高到底是lii或li玻璃闪烁体、bf3计数管、he-3正比计数器，为解决γ射线对中子测量的干扰，同时提高中子探测效率，本装置以he-3正比计数器作为中子探测元件；因上述探测器都是对热中子的反应截面较大，需设计合适的慢化体，满足热中子～16mev的中子能量范围要求；由于he-3正比计数器对射线的不敏感，再结合电子学线路的相应设计，探头能很好地工作于混合辐射场条件下。

如图1所示，本发明提供了集成式宽量程伽玛中子探测装置，可应用在水上漂移反应堆或其它复杂环境下核动力装置等混合辐射场进行辐射探测，可有效扩展伽玛辐射的范围，同时进行中子辐射探测，本发明提供的装置包括γ探头、中子探头和显示主机；所述γ探头和所述中子探头均与所述显示主机通信连接；所述显示主机与上位机通信连接。

在本实施例中，所述γ探头数量为2，所述中子探头数量为1，所述γ探头和中子探头安装于同一集成化探头箱内。或者，本实施例中的γ探头和所述中子探头也可以分别安全于不同的探头箱内。

本实施例中，所述γ探头包括碘化钠探测器、硅半导体探测器和自动切换模块；所述自动切换模块用于切换所述碘化钠探测器和硅半导体探测器的工作状态。碘化钠探测器或硅半导体探测器探测到的信号传递给所述自动切换模块；该信号经过所述自动切换模块输出给前置放大器，依次经过前置放大器，主放大器和信号处理模块后，通过数据传输模块传递给所述显示主机。nai闪烁体作为探测器时，可测量范围可以达到4个量级，即本底至10⁴μsv/h。半导体探测器可测量范围可以达到7个量级，即本底至10⁷μsv/h。充分考虑两者的优缺点并结合实物试验，确定剂量当量率从本底至100μsv/h使用nai闪烁体作为探测器，100μsv/h以上使用半导体作探测器。因此，所述自动切换模块在辐照达到100μsv/h时，将γ探头由碘化钠探测器工作切换至硅半导体探测器工作。

本实施例中，所述中子探头通过测量慢化球内在球径向不同层(采用等分法)的读数，经解谱来确定入射中子的剂量。

所述中子探头包括慢化球体和设置于所述慢化球体内部的³he正比计数器；其中，³he正比计数器的参数如下：

中子测量范围：剂量率：0.1μsv/h～100msv/h，累积剂量：0.01μsv～10sv；

能量范围：中子0.025ev～20mev；

慢化材料(慢化球体)：聚乙烯球；

角响应：<±20％；

测量时间：1～120秒(可编程设置)；

中子灵敏度：大约1.4cps/μsv/h；

伽玛灵敏度：对伽玛射线不灵敏(相对co-60的100msv/h的伽玛射线内)。

本实施例中，所述γ探头和所述中子探头均与所述显示主机的通信连接采用rs485通讯连接；所述显示主机与上位机的通信连接采用rs485通讯连接。通过rs485通信模块实现远程控制和数据传输。

本发明的伽玛探头将nai闪烁体和半导体探测器结合，根据计数率自动切换量程，低剂量率情况下发挥nai闪烁体探测效率高、测量准确的优点，高剂量率下发挥半导体探测器环境适应性好、耐辐照的优点，同时有效扩展γ测量的能量范围，达到0.1mev～7mev的技术指标要求；

采用中子探头：为解决γ射线对中子测量的干扰，同时提高中子探测效率，本装置以he-3正比计数器结合适当的慢化体测量中子剂量，满足混合辐射场下剂量监测的需求，慢化体的设计满足热中子～16mev的中子能量范围要求。

探头集成化：装置采用集成化的探头箱，可以容纳两套伽玛探头和一套中子探头，同时保证每个探头都可以单独安装工作或安装在探头箱内工作。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。