一种燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法与流程

本发明涉及核燃料棒无损检测领域，具体而言，涉及一种燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法。

背景技术：

1、核燃料棒是反应堆释放热量的单元体，是反应堆的核心部件。核燃料棒在反应堆运行时处于强中子场中，要经受高温、高压、高流速冷却剂的冲刷，同时承受裂变物质化学作用和复杂的机械载荷，蒸汽腐蚀，工作条件十分苛刻。核燃料棒中芯块的富集度等制造特征与设计数值不一致将会造成堆芯反应性偏离预期，增加反应堆的控制难度，影响反应堆运行。因此，必须在燃料棒组装完成后、装入燃料组件前对其内部装入的所有芯块进行100％的富集度检查。

2、芯块uo2粉末中u同位素主要为235u和238u，化工转化后，随着uo2粉末中两种核素衰变子体的生成，芯块内的核素组分逐渐发生变化，经过大约200天左右，同位素子体达到平衡。由于238u衰变链核素234mpa子体数目的变化，导致芯块的γ放射性逐渐升高。若在这段时间内对燃料芯块进行无源法富集度检查，就需要对芯块进行年龄校正，以消除234mpa高能特征γ射线康普顿散射叠加对235u特征γ射线峰面积的影响。

3、论文《芯块年龄对燃料棒富集度检测的影响研究》公开了芯块年龄校正方法，采用同一支燃料棒不同年龄时的检测数据进行校正系数计算。这种方法主要存在以下问题：

4、1.不同年龄的检测等待周期长，并且设备参数如能量窗大小变化，则需要重新进行检测；

5、2.检测精度低，年龄校正系数精度与检测周期密切相关，长时间等待过程中，由于核电子仪器本身漂移或生产线所在厂房温湿度变化等因素使设备很难处于同一状态，增加了测量的不确定性，降低检测精度。

6、专利cn115144426a公开了一种核燃料棒有源检测方法，包括：获取标准核燃料棒芯块活化前、活化后的特征γ射线计数曲线，获取待测核燃料棒芯块活化前、活化后的特征γ射线计数曲线；对标准核燃料棒芯块活化前、活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到标准核燃料棒的最终计数曲线，对待测核燃料棒芯块活化前、活化后的特征γ射线计数曲线进行计算，得到待测核燃料棒的最终计数曲线；计算得到待测核燃料棒的芯块丰度，以及，判断待测核燃料的芯块丰度是否合格。该方法适用于核燃料棒有源富集度检测，需要在燃料棒活化前和活化后分别设置探测器进行检测，而后通过活化前后探测器计数值对比获得年龄校正系数。而无源富集度检测不涉及燃料棒的活化，而是使用多探测器线列探测燃料棒基体发射的特征γ射线实现富集度的检测。所以有源年龄校正方法难以适用与无源检测。

7、鉴于以上技术问题，特推出本发明。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，可实现快速检测，并且保证检测精度。

2、为了实现上述目的，本发明提出了一种燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，包括：

3、步骤s1，获取多段标准燃料芯块的富集度参数esn，

4、步骤s2，测试所述多段标准燃料芯块的能谱，获得特征γ射线计数值csn，

5、步骤s3，选取任意两段所述标准燃料芯块，基于任意两段所述标准燃料芯块的es1，cs1，es2，cs2的数值，获得年龄校正系数yn，

6、步骤s4，基于所述年龄校正系数yn获得所述多段标准燃料芯块235u的特征γ射线实际计数值cpsn与esn的关系曲线，

7、步骤s5，获取非标准燃料棒内芯块的能谱，基于年龄校正系数yn以及所述cpsn与esn的关系曲线得到非标准燃料芯块富集度。

8、进一步的，步骤s2包括：

9、步骤s21，将所述能谱划分第一能量窗口a和第二能量窗口b，所述第一能量窗口a覆盖235u的γ射线特征峰，第二能量窗口b覆盖234mpaγ射线特征峰或覆盖受234mpa特征γ射线康普顿散射影响的能量段，

10、步骤s22，分别获取所述第一能量窗口a的特征γ射线计数值csan和所述第二能量窗口b的特征γ射线计数值csbn。

11、进一步的，步骤s3包括：

12、步骤s31，分别获取第一段所述标准燃料芯块的es51，es81，csa1和第二段所述标准燃料芯块的es52，es82，csa2以及csb2，获得修正后的e′s52，c′sa2，c′sb2，所述es81，es82满足以下关系式：

13、es81＝1-es51，es82＝1-es52，

14、步骤s32，计算富集度为1％的235u的净计数值cr，

15、步骤s33，获取所述第一段标准燃料芯块和所述第二段标准燃料芯块的年龄校正系数y1和y2。

16、进一步的，步骤s31中，

17、e′s52＝k*es52,c′sa2＝k*csa2,c′sb2＝k*csb2,

18、其中，修正系数为

19、进一步的，步骤s32中净计数值cr通过以下公式确认：

20、

21、进一步的，步骤s33中所述y1和所述y2通过以下公式确认：

22、

23、进一步的，步骤s3还包括重复步骤s31-s33获取其他任意两段所述标准燃料芯块，计算平均年龄校正系数

24、

25、进一步的，步骤s4中cpsn通过以下公式确认：

26、

27、进一步的，步骤s5包括：

28、步骤s51，获取非标准燃料芯块的能谱，分别获取所述非标准燃料芯块的第一能量窗口a的特征γ射线计数值ctan和所述第二能量窗口b的特征γ射线计数值ctbn，

29、步骤s52，计算所述非标准燃料芯块的235u的特征γ射线实际计数值cptn,

30、步骤s53，基于特征γ射线实际计数值cptn和cpsn与esn的关系曲线得到非标准燃料芯块的富集度。

31、进一步的，步骤s52中cptn由以下公式确认：

32、

33、进一步的，所述多段标准燃料芯块集成于同一燃料棒。

34、进一步的，所述燃料棒至少包含两段富集度不同的标准燃料芯块。

35、进一步的，所述es51满足0.74％≤es5n≤4.95％。

36、基于上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

37、1、基于对多段标准燃料棒的富集度数值和特征γ射线的计数值，可以实时计算出无源富集度检测设备年龄校正系数，获得特征γ射线实际计数值与富集度的关系，无需长周期等待，提高了检测效率。

38、2、通过同时对多段标准燃料芯块进行检测，得到基于多段标准燃料芯块的检测数值获得年龄校正系数，降低了外界环境的干扰，提高了检测的精度。

技术特征：

1.一种燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，步骤s2包括：

3.根据权利要求2所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，步骤s3包括：

4.根据权利要求3所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，步骤s31中，

5.根据权利要求4所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，步骤s32中净计数值cr通过以下公式确认：

6.根据权利要求5所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，步骤s33中所述y1和所述y2通过以下公式确认：

7.根据权利要求3-6任一项所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，步骤s3还包括重复步骤s31-s33获取其他任意两段所述标准燃料芯块，计算平均年龄校正系数

8.根据权利要求7所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，步骤s4中cpsn通过以下公式确认：

9.根据权利要求8所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，步骤s5包括：

10.根据权利要求9所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，步骤s52中cptn由以下公式确认：

11.根据权利要求1-6任一项所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，所述多段标准燃料芯块集成于同一燃料棒。

12.根据权利要求1-6任一项所述的燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，所述燃料棒至少包含两段富集度不同的标准燃料芯块。

13.根据权利要求1-6任一项所述的燃料棒富集度无源检测年龄校正方法，其特征在于，所述es5n满足0.74％≤es5n≤4.95％。

技术总结
本申请提出一种燃料棒内芯块富集度无源检测年龄校正方法，包括步骤S1，获取多段标准燃料芯块的富集度参数E<subgt;sn</subgt;，步骤S2，测试多段标准燃料芯块的能谱，获得特征γ射线计数值C<subgt;sn</subgt;，步骤S3，选取任意两段标准燃料芯块，基于任意两段标准燃料芯块的E<subgt;s1</subgt;，C<subgt;s1</subgt;，E<subgt;s2</subgt;，C<subgt;s2</subgt;的数值，获得年龄校正系数Y<subgt;n</subgt;，步骤S4，基于年龄校正系数Y<subgt;n</subgt;获得多段标准燃料芯块<supgt;235</supgt;U的特征γ射线实际计数值C<subgt;psn</subgt;与W<subgt;sn</subgt;的关系曲线，步骤S5，获取非标准燃料棒内芯块的能谱，基于年龄校正系数Y<subgt;n</subgt;以及C<subgt;psn</subgt;与E<subgt;sn</subgt;的关系曲线得到非标准燃料芯块富集度。本申请提出的年龄校正方法通过对多段标准燃料芯块同步检测和计算，获得年龄校正系数，进而获得非标准燃料芯块的校正富集度，提高了检测效率和精度。

技术研发人员：王长虹,刘明,张雷,汪陆,马金波,黄少川,李铁成
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12