【摘要】：核電站在產生電力的同時,會產生大量的乏燃料,其中含有U(95%)、Pu(1%)、次要錒系元素(1%)和長壽命裂變產物(3%)。次要錒系元素(Np、Am、Cm)和長壽命裂變產物對環(huán)境構成了巨大威脅。同時,U和Pu的分離提純對核燃料的重復利用具有重大的意義。由于乏燃料的高放射性和劇毒性,在乏燃料的分離提純過程中,需要對U、Np、Pu的含量進行實時、快速、準確地檢測。與中國原子能科學研究院合作研發(fā)的新一代石墨預衍射X射線熒光光譜樣機可以實現快速測量乏燃料中U、Np、Pu的含量,經初步實驗驗證,證明了該儀器的可行性和有效性。但用該儀器測量高濃度樣品時,由于堆積脈沖增多,造成脈沖丟失嚴重,使高濃度測量時結果不夠準確,從而造成整個測量線性區(qū)間變小。乏燃料檢系統是基于數字化核能譜測量系統開發(fā)設計的,而能量分辨率和計數率是衡量核能譜測量系統性能的兩個重要指標。能量分辨主要受探測器固有分辨率、堆積脈沖、彈道虧損和噪聲等因素的影響;計數率則與堆積脈沖和脈沖丟失有關。論文結合國家自然科學基金項目——核脈沖信號的高分辨率數字分離方法與高速實現技術研究(批準號:11475036)的主要研究內容,針對乏燃料在分離提純時U、Np、Pu含量檢測所存在的測量線性區(qū)間較小的問題,以數字化核能譜測量系統結構和數字濾波成形算法為出發(fā)點,在保證能量分辨率的前提下,研究乏燃料檢測中堆積脈沖分離和計數率校正的方法技術,以擴大檢測系統測量線性區(qū)間。在數字化核能譜測量系統結構方面,以前端電路為研究對象,主要包括C-R電路、R-C電路、極零相消電路,通過模擬核信號研究它們在前端電路中作用。利用數值微分方法分析低通Sallen-Key電路,建立高斯濾波器數學模型,通過研究它對帶噪聲信號的濾波能力,得出最優(yōu)參數。建立由C-R電路、線性放大電路和低通Sallen-Key濾波電路構成的前端電路,實現對探測器輸出信號濾波成形,提高信號信噪比。再結合高速ADC采樣單元、FPGA數字信號處理單元以及MCU控制單元,設計數字化核能譜測量系統。在數字濾波成形算法方面,主要對高斯濾波算法和梯形成形算法進行了研究,并對梯形成形算法在堆積脈沖分離方面進行了討論。由于梯形成形算法在處理帶噪聲的、連續(xù)核信號時存在基線漂移的問題,本文從理論方法入手,提出將輸入信號第一個數據點賦0的解決方案;在此基礎上,采用快、慢雙通道核信號采集方案。快通道采用窄梯形成形(成形脈沖寬度較小),主要用于系統總計數的獲取,為慢通道計數率校正提供準確總計數;慢通道采用寬梯形成形(成形脈沖寬度較大),其主要功能是獲得保證能量分辨率的能譜。利用快、慢通道中的總計數比值對慢通道產生的能譜進行脈沖丟失校正,解決由于高濃度時堆積脈沖造成的脈沖丟失問題,從而提高計數率�；谝陨戏椒夹g的研究,首先在X射線熒光分析系統上對計數率校正方法進行了可行性實驗,并和經典的死時間校正方法作對比研究,證明了該方法的可行性。最終,將該方法用于解決乏燃料檢測系統中由于高濃度測量造成的脈沖丟失問題,擴大測量線性區(qū)間。
【圖文】：

研究［２４］。由于我們團隊在核電子學與核測量方面的研究特色，中國原子能科學逡逑研究院化學所與我們合作，基于原有的ＸＲＦ設備研制技術及數字化多道譜儀技逡逑術，，研發(fā)了新一代石墨預衍射Ｘ射線熒光光譜儀樣機，測量系統如圖１－１所示，逡逑實現了液態(tài)乏燃料中Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕ含量的快速、非接觸式、高靈敏度、高精度分逡逑析。系統采用全密封測量，所需樣品量小，無排放，避免有毒有害物質對操作人逡逑員的傷害及泄露污染。初步的研究結果表明，樣機分析濃度范圍在逡逑１０ｍｇ／Ｌ－５００ｍｇ／Ｌ，基本達到預期要求。但是，在測量高濃度時由于堆積脈沖增逡逑加，脈沖丟失嚴重，影響定量結果，系統測量線性區(qū)間還稍小。所以還需對關鍵逡逑技術開展進一步研究，以擴大分析范圍和應用范圍，更好地服務于乏燃料的后處逡逑理。逡逑：廣￣、ｉ逡逑ｉ、＿＾邋；邐邐逡逑Ｉ邋＾樣品池邐「勞光ｆ一￣衍射器探測器逡逑激；Ｉ邋＼邐Ｖ邋ｙ邋｜逡逑３０Ｓ水邋ｈ邋ＸP澹灣澹蓿掊�！逦劐１辶x俠浠五味五澹哄問鄭肯湄問中藕佩義襄未砥麇義細哐瑰危苠義霞撲慊義賢跡保筆ぱ萇洌厴湎哂夤餛紫低晨蟯煎義媳疚慕岷瞎易勻豢蒲

本文編號：2605668