Способ определения глубины выгорания горючего в твэле ядерного реактора

 

.Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано для контроля состояния ядерного горючего в твэле ядерного реактора (ТЯР)о Цель - повышение точности определения глубины выгорания .горючего в ТЯР за счет введения в образец горючего изотопов с малым периодом полураспада , что позволяет точно определить их количество в образце и, тем самым, количество цезия - 137. 1 ил. СЛ пучка синхрофазотрона и облучают протонами 600 МзВ, затем образец помещают на Ge(Li) - детектор, измеряют гамма-спектр, из которого определяют абсолютное количество ядер изотопов цезия - 127, 129, после чего образец помещают в ионный источник с поверхностной ионизацией электромагнитного масс-спектра, сепарируют изотопы цезия на приемное устройство , вьполненное по , №6999956, Участки с изотопами разносят друг рт друга на расстояние, исключающее регистрацию излучений от соседних участков, одновременно измеряют счетчиками CRT-11 или СИ-19 БГ. По полученным измеренным данным вычисляют глубину выгорания СО СО Ы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (11) (51)5 H 0! J 49/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 3927403/24-21 (22) 09,07.85 (46) 07.02.90, Бюл. Р 5 (72) В.В,Попов и В,Д.Кузнецов (53) 621.384.6 (088,8) (56) Габескерия В,Я. и др. Масс,спектрометрическое определение урана и плутония в ядерном горючем реакторе ВВЭР-210. Препринт НИИАР, П-24 (290) Димитровград, 1976, Beyer G ° J. at а1. Nucl. Tustr.

and Meth. 1 971, 96, р.437, Авдеев С.П. и др Препринт СИЯИ

Р6-83-585, Дубна, 1983, Горбачев В.М., Замятин Ю.С,, Лбов А.А.Взаимодействие излучений с ядрами тяжелых элементов и деление ядер, — М.: Атомиздат, 1976, с. 215, 260.

Изобретение относится к измерительной технике, используемой при эксплуатации ядерных реакторов, а именно контролю состояния ядерного . горючего в ТВЭЛЕ.

Целью изобретения .является увеличение точности определения глубины выгорания горючего в ТВЭЛЕ ядерного реактора за счет введения в образец горючего изотопов с малым периодом полураспада, что позволяет точно определить их количество в образце и количество цезия — 137, Способ реализуется следующим образ ом.

Из ТВЭЛА вырезают образец весом

1 г, помещают в камеру внутреннего

2 .(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ВЫГОРАНИЯ ГОРЮЧЕГО В ТВЭЛЕ ЯДЕРНОГО PEAKТОРА (57) Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано для контроля состояния ядерного горючего в твэле ядерного реактора (ТЯР). Цель — повышение точности .оп, ределения глубины выгорания,горючего в ТЯР за счет введения в образец горючего изотопов с малым периодом полураспада, что позволяет точно определить их количество в образце и, тем самым, количество цезия — 137, 1 ил. пучка синхрофазотрона и облучают протонами 600 МэВ, затем образец помещают на Ge(Li) — детектор, измеряют гамма-спектр, из которого определяют абсолютное количество ядер изотопов цезия — 127, !29, после чего образец помещают в ионный источник с поверхностной ионизацией электромагнитного масс-спектра, сепарируют изотопы цезия на приемное устройство, выполненное по авт,св, 16999956 °

Участки с изотопами разносят друг от друг а на расстояние, исключающее регистрацию излучений от соседних участков, одновременно измеряют счетчиками СБТ-11 или СИ-19 БГ. По полученным измеренным данным вычисляют глубину выгорания, 13331 47

На чертеже изображена схема реализации способа.

На схеме последовательно соединены.ТВЭЛ 1, образец 2, вырезанный из

ТВЭЛА, синхрофазотрон 3, Ge(Li)-детектор 4, электромаг нитный масс-сепаратор 5 с источником поверхностной ионизации, приемное устройство масс-сепаратора, счетчики 7 СБТ-11 или СИ 10

19 БГ, Способ имеет следующие существенные признаки, Вырезанный из ТВЭЛА образец облучают на пучке протонов с энергией

600 ХэВ для того, чтобы образовать изотопы цезия-127, 129 в реакциях глубокого расщепления ядер урана, Образец помещают на Ge(Li)-детектор и измеряют гамма-спектр активи.— рованного образца, из которого определяют абсолютное количество ядер изотопов

Образец помещают в ионный источник .с поверхностной ионизацией электромаг-25 нитного масс-сепаратора и сепарируют изотопы с целью селективного выделения изотопов цезия на приемное устройство масс-сепаратора, Выделенные на приемное устройство изотопы разделяют на отделвные участки с целью исключения регистрации излучения от соседних участков в процессе измерения радиоактивности счет- чиками, 35

Одновременно измеряют счетчиками излучение от всех разделенных друг относительно друга участков приемного устройства с целью исключения искажений измеряемых спектров, 40

По полученному массовому спектру определяют количество ядер изотопов цезия-1 27, 1 29, 137, и на основании гамма-спектра и масс-спектра определяют эффективность сепарации, а по ней определяют количество ядер цезия-137 в образце, Зная выход ядер цезия-137 на один акт деления ядра урана, и количество цезия-137,вычисляют общее количество актов деления 0 в образце, что и дает величину глубийы выгорания.

Предлагаемый способ позволяет проводить измерения с 1Х точностью, используя для анализа 1 мг урана, что не превьппает 1 мкм активности,При . глубине выгорания 1 5-20 кГ/mU число делений на 1 г отработанного урана составит -4 -10 делений, Для наJ бора под пиком цезия-137 в спектре

7 масс 10 числа отсчетов за 1 ч экспонирования необходимо отсепари-ровать 2,2-10 атомов цезия-137, 1Э распадающегося с периодом Т 1 <

= 30 лет, Если принять эффективность сепарации цезия 1Х то в ионном ис15 точнике должно быть 2,? 10 атомов цезия, Приняв делимость цезия 6Х можно определить, что для получения

10 отсчетов распада цезия-137,вес образца, отработанного урана должен составлять 1 мг. Для получения под пиком цезия 129 0,4 10 отсчетов

7 за 1 ч экспозиции, необходимо активировать образец урана весом 0,5 г в течение — 80 ч, Сечение образования цезия 129 1м. бари, эффективность регистрации ЗХ. Точность определения количества цезия-137 определяется точностью измерения числа атомов цезия-1 29,,который можно определить с: точностью 1Х с помощью Ge(Li)-де-, т ектора.

Таким образом, абсолютное количество актов деления ядер урана определяется тремя факторами: эффективностью сепарации цезия, количество ядер цезия-137 под пиком в массовом спектре и кумулятивным выходом цезия-137 на один акт деления урана, Как указывалось вьппе, экспериментальная точность первых двух факторов 1X выход цезия-137 на один акт деления определен экспериментально с точностью <1Х, Иными словами, суммарная ошибка будет находиться в пределах 1Х.

Формула изобретения

Способ определения глубины выгорания горючего в ТВЭЛЕ ядерного реактора, включающий помещение образца в ионный источник электромагнитного масс-сепаратора, последующую сепарацию и измерение количества ядер изотопа цезия-137, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения точности определения глубины выгорания, перед помещением образца в ионный источник образец облучают протонным пучком, имеющим энергию, достаточную для накапливания в образце ядер изотопов цезия-1 27 и цезия-129 в результате ядерных реакций, затем измеряют гамма-спектр, по которому определяют абсолютное количество

Составитель Н,Катинова

Редактор А,Кондракина ТехредЛ.Сердюкова Корректор И,Муска

Заказ 499 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.укгород, ул. Гагарина,!01

5 13 ядер изотопов цезия-127 и цезия-129, а после сепарации разделяют приемное устройство масс-сепаратора на дискретные участки, измеряют массовый спектр путем одновременного и независимого измерения радиоактивности каждого участка, по измеренному массовому спектру определяют количество ядер изотопов цезия-127, 129, 137, на ос33147 6 .новании гамма-спектра и массового спектра определяют эффективность сепарации, по ней определяют количест5 во ядер цезия-137 в образце, а по выходу, этих ядер на один акт деления,— ядра урана и количеству цезия-137 определяют общее количество актов деления,