在线X射线荧光分析自动校准装置及乏燃料后处理系统的制作方法

    专利2026-08-30  2


    本技术属于核工业,具体涉及一种在线x射线荧光分析自动校准装置以及包括该在线x射线荧光分析自动校准装置的乏燃料后处理系统。


    背景技术:

    1、在核工业后处理工艺过程中,需要实时掌握工艺料液中部分元素的浓度或浓度的变化趋势,一般在工艺管道上设置分析旁路,利用分析设备进行在线、无损分析。钚浓度作为后处理工艺过程中的重要参数,需要在多个工艺点对钚浓度进行实时监测,以监控钚的流失,为后处理整个工艺流程提供数据支持。结合国内外应用实践,采用x射线荧光在线分析方法是针对工艺点中低浓度钚测量最为高效、无损的在线测量分析技术。其中,仪器的校准方式对于钚浓度数据的准确性和可靠性至关重要。

    2、目前,对工艺料液的钚元素浓度检测通常采用离线的方式,即将工艺料液脱离工艺管线,在其他的环境中进行检测,但由于工艺管线内的工艺料液所处的环境与离线形式测量所处的环境具有较大的区别,从而离线方式所测量的钚元素浓度与工艺管线内的工艺料液的实际钚元素浓度可能产生较大的测量误差。

    3、此外,现有的在线x射线荧光分析设备,需要工作人员进入放射性较强的橙区环境,打开辐射屏蔽箱室,手动更换装有不同标准浓度的样品池,然后进行对绘制效率曲线的测量。该测量过程操作过程繁琐、并且会增加人员辐照剂量,同时,在样品池拆卸、复装的过程中难以保证位置的重复定位精度,从而造成校准的偏差,进而影响钚浓度的测量结果。


    技术实现思路

    1、本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足,提供一种在线x射线荧光分析自动校准装置以及包括该在线x射线荧光分析自动校准装置的乏燃料后处理系统,所述在线x射线荧光分析自动校准装置能够极大地提高待测元素的测量精度。

    2、为了解决上述问题,本实用新型采用如下技术方案:

    3、一种在线x射线荧光分析自动校准装置,包括样品瓶、流通池、测量机构,所述样品瓶内并列设置有多个互不连通的样品池,分别用于储存不同浓度的同一标准样品溶液,所述流通池与工艺管线连通,用于储存待测溶液,所述待测溶液中包含所述标准样品溶液中的成分,所述样品瓶和所述流通池均处于箱室内且两者并列设置在箱室侧壁的密封机构上,所述流通池朝向箱室外的一侧开设有流通池窗,所述样品瓶的各个样品池朝向箱室外的一侧开设有样品池窗,所述测量机构设置在箱室外,包括x射线管、探测器和处理单元,所述x射线管用于产生初级x射线,以激发标准样品溶液和待测溶液中的待测元素产生某一特征x射线,所述探测器用于接收多个样品池内标准样品溶液中的待测元素所发出的多个第一特征x射线,以及流通池内待测溶液中的待测元素所发出的第二特征x射线,所述处理单元与所述探测器电连接,用于根据探测器接收的多个第一特征x射线的能量数据建立标准曲线,以及根据第二特征x射线的能量数据和所述标准曲线,计算出流通池内待测溶液中的待测元素的浓度。

    4、优选的,所述测量机构还包括驱动组件、导轨组件、安装座,所述导轨组件包括直线导轨和滑块,直线导轨设置在箱室外,并与所述箱室侧壁平行设置,所述滑块滑设在直线导轨上,所述安装座固设于滑块上,所述x射线管和所述探测器设置在所述安装座上,所述驱动组件用于驱动滑块运动,以带动所述安装座沿着所述直线导轨运动,从而使得探测器的测量端能够分别与各个样品池窗以及流通池窗对齐。

    5、优选的,所述安装座内设有屏蔽挡板,所述屏蔽挡板采用铜制成,用于阻挡标准样品溶液和待测溶液中产生的其他高能量射线,所述高能量射线的能量大于第一特征x射线和第二特征x射线的能量,所述安装座采用有机玻璃制成,以屏蔽x射线管散射的x射线。

    6、优选的,多个样品池窗的大小、厚度、尺寸、截面形状、材料完全相同,所述样品池窗和所述流通池窗的大小、厚度、尺寸、截面形状、材料完全相同。

    7、优选的,所述样品瓶包括第一壳体、第一盖板、第一压板、第一密封垫,所述第一壳体和所述第一盖板拼接形成封闭容器结构,所述第一压板盖设在所述第一盖板外,用于压紧所述第一盖板,所述第一密封垫垫设于所述第一壳体和所述第一盖板之间,所述第一压板上开设有多个第一开口,所述第一盖板上与多个所述第一开口对齐的位置构成多个所述样品池窗。

    8、优选的,所述流通池包括第二壳体、第二盖板、第二压板、第二密封垫,所述第二壳体和所述第二盖板拼接形成封闭容器结构,所述第二压板盖设在所述第二盖板外,用于压紧所述第二盖板,所述第二密封垫垫设于所述第二壳体和所述第二盖板之间,所述第二压板上开设有第二开口,所述第二盖板上与所述第二开口对齐的位置构成所述流通池窗。

    9、优选的,所述密封机构包括焊接法兰、第三盖板、第三压板、第三密封垫,所述焊接法兰设置在箱室侧壁上,且其中部开设有安装孔,所述第三盖板盖设于所述焊接法兰外部,用于封闭所述安装孔,所述第三密封垫垫设于所述焊接法兰和所述第三盖板之间,所述第三压板压设在所述第三盖板外,用于压紧所述第三盖板,所述第三压板上开设有第三开口和第四开口,所述第三盖板上与所述第三开口对齐的位置构成第一箱室窗,所述第三盖板与所述第四开口对齐的位置构成第二箱室窗,所述焊接法兰朝向箱室内的一侧设有第一安装槽和第二安装槽,所述样品瓶可拆卸安装在所述第一安装槽内,所述流通池可拆卸安装在所述第二安装槽内,所述第一箱室窗与多个样品池窗对齐,所述第二箱室窗与流通池窗对齐。

    10、优选的,所述第一盖板、所述第二盖板、所述第三盖板均采用对x射线阻挡较弱的碳纤维制成。

    11、优选的,所述在线x射线荧光分析自动校准装置还包括控制机构,所述控制机构包括plc控制器、光电传感器,所述光电传感器设有多个,多个光电传感器分别与plc控制器电连接,多个光电传感器依次设置在直线导轨下方,且多个光电传感器分别与多个样品池窗以及流通池窗的位置一一对应,用于感测安装座,并在感测到安装座时,发送第一信号到所述plc控制器,所述plc控制器与所述驱动组件电连接,用于在接收到第一信号后控制驱动组件停止动作,并在经过设定时间后,plc控制器控制所述驱动组件再次启动,直至再次接收到第一信号。

    12、本实用新型还提供一种乏燃料后处理系统,包括后处理设备,还包括上述的在线x射线荧光分析自动校准装置,所述在线x射线荧光分析自动校准装置的流通池与后处理设备的工艺管线连通,待测元素为钚,样品瓶内并列设置的样品池的数量为四个。

    13、本实用新型将样品池与流通池设置成完全相同的结构,并将两者设置在同一环境本底下,保证在进行校准和测量时不引入环境本底误差,可实现仅被测物质浓度作为单一变量。并且标准样品溶液的位置相对固定、密封性好,不会引入校准误差,从而使得该装置的测量校准精度高于离线测量校准的精度,极大地提高了测量精度。此外,本实用新型在不进入高放射性场所、不打开辐射屏蔽箱室、不拆卸测量机构的情况下,实现远程在线校准,大大减少了工作量、提高了操作便利性,并能在校准作业环节有效减少人员受到的辐照剂量。



    技术特征:

    1.一种在线x射线荧光分析自动校准装置,其特征在于,包括样品瓶(2)、流通池(3)、测量机构,

    2.根据权利要求1所述的在线x射线荧光分析自动校准装置,其特征在于,所述测量机构还包括驱动组件(4)、导轨组件、安装座(8),

    3.根据权利要求2所述的在线x射线荧光分析自动校准装置,其特征在于,所述安装座(8)内设有屏蔽挡板(6),所述屏蔽挡板(6)采用铜制成,用于阻挡标准样品溶液和待测溶液中产生的其他高能量射线,所述高能量射线的能量大于第一特征x射线和第二特征x射线的能量,

    4.根据权利要求1所述的在线x射线荧光分析自动校准装置,其特征在于,多个样品池窗(18)的大小、厚度、尺寸、截面形状、材料完全相同,

    5.根据权利要求1所述的在线x射线荧光分析自动校准装置,其特征在于,所述样品瓶(2)包括第一壳体、第一盖板、第一压板(16)、第一密封垫(19),

    6.根据权利要求5所述的在线x射线荧光分析自动校准装置,其特征在于,所述流通池(3)包括第二壳体、第二盖板、第二压板、第二密封垫,

    7.根据权利要求6所述的在线x射线荧光分析自动校准装置,其特征在于,所述密封机构包括焊接法兰(1)、第三盖板、第三压板(9)、第三密封垫(21),

    8.根据权利要求7所述的在线x射线荧光分析自动校准装置,其特征在于,所述第一盖板、所述第二盖板、所述第三盖板均采用对x射线阻挡较弱的碳纤维制成。

    9.根据权利要求2或3所述的在线x射线荧光分析自动校准装置,其特征在于,还包括控制机构,所述控制机构包括plc控制器、光电传感器(13),

    10.一种乏燃料后处理系统,包括后处理设备,其特征在于,还包括权利要求1-9任一项所述的在线x射线荧光分析自动校准装置,


    技术总结
    本技术公开一种在线X射线荧光分析自动校准装置及乏燃料后处理系统。自动校准装置包括样品瓶、流通池、测量机构,样品瓶内并列设置有多个样品池,用于储存不同浓度的标准样品溶液,流通池与工艺管线连通,用于储存待测溶液,流通池上开设有流通池窗,样品池上开设有样品池窗,测量机构设置在箱室外,以测量样品池标准样品溶液中的待测元素发出的多个第一特征X射线,以及流通池内待测溶液中的待测元素所发出的第二特征X射线,处理单元与探测器电连接,用于根据第一特征X射线的能量数据建立标准曲线,以及根据第二特征X射线的能量数据,计算待测溶液中待测元素的浓度。在线X射线荧光分析自动校准装置提高了待测元素的测量精度。

    技术研发人员:房映彤,侯留东,赵雅平,张兆清,赵宇菲,陈靖,常贤龙
    受保护的技术使用者:中国核电工程有限公司
    技术研发日:20230926
    技术公布日:2024/4/29
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