Способ контроля накопления радиоактивного осадка в центрифуге


 

G01N23/00 - Исследование или анализ материалов радиационными методами, не отнесенными к группе G01N 21/00 или G01N 22/00, например с помощью рентгеновского излучения, нейтронного излучения (G01N 3/00-G01N 17/00 имеют преимущество; измерение силы вообще G01L 1/00; измерение ядерного или рентгеновского излучения G01T; введение объектов или материалов в ядерные реакторы, извлечение их из ядерных реакторов или хранение их после обработки в ядерных реакторах G21C; конструкция или принцип действия рентгеновских аппаратов или схемы для них H05G)

Владельцы патента RU 2502987:

Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") (RU)

Использование: для контроля процесса накопления осадка при разделении суспензий, полученных при растворении отработавшего ядерного топлива, в центрифугах. Сущность: заключается в том, что измеряют изменение интенсивности гамма-излучения от осадка, удельная активность которого отличается от удельной активности жидкой фазы разделяемой суспензии. Изменение интенсивности излучения является функцией объема осадка и фиксируется детектором. Приведена формула расчета объемной доли осадка в центрифуге в зависимости от мощностей экспозиционных дозы излучения от суспензии, от осадка и по удельной активности изотопа цезия-137 в ядерном топливе. Технический результат: обеспечение возможности контролировать накопление радиоактивного осадка в центрифуге при разделении суспензий, получаемых при растворения отработавшего ядерного топлива. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике контроля процесса разделения суспензий, полученных при растворении отработавшего ядерного топлива, в центрифугах.

Известен способ контроля накопления осадка в лабораторных пробирочных центрифугах с использованием стробоскопического эффекта, согласно которому при синхронизации вспышки осветительной лампы со скоростью вращения пробирок процесс осаждения твердой фазы виализируется. Объем осадка в пробирках может быть сфотографирован или отснят на кинопленку (Бочков Ю.П. Обогащение и брикетирование углей. 1963, №30, стр.58-60).

Недостаток способа - центрифуги для осветления растворов отработавшего ядерного топлива по условиям эксплуатации не могут быть изготовлены из прозрачных материалов.

Широко распространены бесконтактные способы измерения толщины слоя материала с использованием источника гамма-излучения. Так, например, известен способ измерения толщины футеровки электропечи, согласно которому в определенную геометрическую точку внутри печи вводят источник гамма - излучения известной интенсивности (Заявка Франции №2343996 МПК G01B 15/02, опубл. 1977 г.).

С помощью детектора измеряют снаружи кожуха в определенных геометрических точках интенсивность прошедшего через стенку излучения. Измеренные величины интенсивности сравнивают с эталонными, показывающими степень поглощения излучения в зависимости от толщины футеровки. По полученным данным для каждой серии измерений определяют толщину футеровки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению и принятым за прототип, является способ измерения расстояния и толщины слоя при помощи гамма-лучей (Заявка ФРГ №2225616 МПК G01B 15/02, опубл. 1973 г.).

Способ основан на определении интенсивности посылаемых источником излучения гамма-лучей, прошедших на пути к детектору через контролируемый материал, отличающийся тем, что возникающие изменения спектра гамма-лучей и/или интенсивности излучения используются в качестве функции толщины слоя материала.

Описанные способы измерения толщины слоя (аналоги и прототип) не могут быть использованы для контроля накопления осадка в центрифугах при осветлении растворов ядерного топлива по следующей причине. Интенсивность гамма-излучения от известных промышленных изотопных источников значительно меньше интенсивности гамма-излучения от продуктов растворения отработавшего ядерного топлива. Применение известных промышленных изотопных источников не позволяет уловить изменение интенсивности их излучения при прохождении через радиоактивную суспензию.

Изобретение решает задачу контроля заполнения ротора центрифуги осадком.

Технический результат, получаемый от реализации заявляемого изобретения обеспечивается тем, что в известном способе для определения толщины или накопления осадка, включающем определение изменения интенсивности от источника гамма-излучения, в начальный момент центрифугирования измеряют интенсивность излучения от заполненной исходной суспензией центрифуги, величину которой сравнивают с интенсивностью излучения от центрифуги с накопленным осадком в конце процесса разделения суспензии. Степень заполнения центрифуги оценивается по объемной доле осадка, определяемой расчетом по величинам мощностей экспозиционных доз гамма-излучения от центрифуги, заполненной исходной суспензией, осадком и по удельной активности изотопа цезия-137 в топливе перерабатываемой тепловыделяющей сборки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изобжена блок-схема для осуществления предлагаемого способа.

В состав схемы для реализации способа кроме центрифуги 1 входит детектор 2 гамма-излучения, установленный на расстоянии R от центрифуги и помещенный в свинцовую защиту 3. В защите выполнено отверстие-коллиматор 4,ось которого перпендикулярна оси центрифуги 1. Центрифуга 1 состоит из ротора 5, размещенного в кожухе 6. Разделяемая среда размещается в роторе в виде кольца, состоящего из слоя осадка 7 и слоя осветленного раствора 8. Исходная суспензия подается в ротор по трубопроводу 9, осветленный раствор отводится из центрифуги через патрубок 10.

Способ осуществляется следующим образом. После запуска центрифуги 1 на холостом ходу детектор 2 измеряет мощность экспозиционой дозы излучения от пустого ротора 5. Показания детектора 2 соответствуют величине фона гамма- активности в камере, где размещена центрифуга 1. Затем в ротор 5 по трубопроводу 9 подается осветляемая суспензия. По заполнению рабочего объема ротора измеряется мощность дозы излучения от ротора, заполненного исходной суспензией. Осветленный раствор непрерывно отводится из ротора 5 в кожух 6 центрифуги 1,откуда удаляется по сливному патрубку 10. Частицы взвеси суспензии под действием центробежной силы осаждаются на стенке ротора, формируя слой осадка, который вытесняет раствор от стенки в осветленный слой 8. Толщина осадка в процессе фугования непрерывно увеличивается. Поскольку удельная активность осадка больше удельной активности раствора то, мощность экспозиционной дозы, фиксируемая детектором 2,также непрерывно возрастает и является в любой момент времени фугования функцией объемной доли осадка, заполняющего ротор центрифуги.

Величина объемной доли осадка в роторе рассчитывается для момента времени t по формуле:

φt=(Ptр)/(k·Iцр)

где φt - объемная доля осадка в роторе, равная отношению объема твердой фазы к рабочему объему ротора в момент времени t;

Pt - мощность экспозиционной дозы излучения от ротора, измеряемая детектором в момент времени t;

Рр - мощность экспозиционной дозы излучения от ротора заполненного исходной суспензией;

Iц - удельная активность изотопа цезия-137 в ядерном топливе перерабатываемой тепловыделяющей сборки;

k - постоянный коэффициент пропорциональности.

Величина Iц определяется на установке входного контроля выгорания топлива в отработавшей тепловыделяющей сборке, поступающей на переработку.

Осветление исходной суспензии в центрифуге проводится до за данного значения φ, которому соответствует расчетное Р. Центрифуга останавливается на разгрузку при фиксации детектором 2 мощности эспозиционной дозы излучения, равной Р. После выгрузки осадка из ротора детектором 2 замеряется остаточная мощность дозы излучения от ротора Рок, величина которой сравнивается с интенсивностью фона Po. Если Рок больше Po, то в роторе центрифуги остался осадок, который необходимо удалить повторной распульповкой. При Роко центрифуга готова к осветлению следующей порции суспензии.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет контролировать накопление радиоактивного осадка в роторе центрифуги при разделении суспензий, полученных от растворения отработавшего ядерного топлива.

Способ контроля накопления радиоактивного осадка в центрифуге, включающий измерение гамма-излучения, отличающийся тем, что измеряют интенсивность излучения от исходной суспензии, которую сравнивают с интенсивностью излучения от накопленного осадка, при этом степень заполнения определяют по объемной доле осадка, рассчитываемой по формуле:
φt=(Ptр)/(k·Iцр),
где φt - объемная доля осадка в момент времени t, равная отношению объема твердой фазы к рабочему объему центрифуги;
Pt - мощность экспозиционной дозы излучения от осадка в центрифуге в момент времени t, замеряемая детектором;
Рр - мощность экспозиционной дозы излучения от центрифуги, заполненной исходной суспензией;
Iц - удельная активность изотопа цезия-137 в ядерном топливе;
k - постоянный коэффициент пропорциональности.



 

Похожие патенты:

Использование: для нейтронной радиографии. Сущность: заключается в том, что информацию о структуре и вещественном составе просвечиваемого объекта получают путем обработки данных по ослаблению первичного пучка, по соотношению и количеству нейтронов, рассеянных вперед и назад, а также по спектру гамма-излучения, возникающего в объекте.

Использование: для управления временной структурой пучка рентгеновского излучения. Сущность заключается в том, что высокочастотный акустооптический модулятор рентгеновского излучения состоит из пьезоэлектрической подложки со сформированным на ней преобразователем высокочастотного электрического сигнала в ультразвуковую волну, закрепленной на держателе, обеспечивающем крепление всего устройства, по месту использования, и снабженном контактными площадками для подключения источника высокочастотного электрического сигнала, при этом имеется второй преобразователь высокочастотного электрического сигнала в ультразвуковую волну, причем преобразователи сформированы так, что ультразвуковые волны могут быть запущены во встречных направлениях и расположены на расстоянии, обеспечивающем достижение максимальной амплитуды ультразвуковой волны в промежутке между преобразователями, а пьезоэлектрическая подложка выполнена из материала, обеспечивающего максимальную эффективность Брэгговской дифракции рентгеновского излучения и обладающего термостабильностью акустических свойств, обеспечивающей постоянное значение скорости распространения акустических волн в материале при повышении температуры кристалла, вызываемого поглощением рентгеновского излучения, а также радиационной стойкостью и имеет площадь не менее 1 см2.

Изобретение относится к радиоизотопным методам бесконтактного измерения плотности вещества и предназначено для измерения плотности пустой породы в составе горной массы на ленточном конвейере.
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для компьютерной томографической ангиографии с компенсацией дыхательного движения. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к рентгеновским устройствам и способам получения рентгеновских изображений. .

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля элементного состава вещества и предназначен в основном для ревизии на предмет выявления новых полезных элементов добытых в процессе извлечения из недр и попавших в отвалы «пустой» породы.

Изобретение относится к области исследования материалов без их разрушения, а точнее к гамма-дефектоскопии. .

Изобретение относится к области исследования материалов посредством проникающего излучения. .

Изобретение относится к неразрушающим способам контроля и может быть использовано для оценки технического состояния деталей авиационной техники. Способ включает снятие с детали рентгенограммы, по которой определяют остаточные напряжения сжатия, определение управляющего критерия и сравнение его с предельным значением. При этом для оценки многоцикловой усталости в качестве управляющего критерия используют параметр напряженного состояния для концентратора напряжения, .который определяется как отношение остаточного напряжения сжатия в точке с большей интенсивностью изменения остаточных напряжений концентратора напряжений к остаточному напряжению сжатия в точке с меньшей интенсивностью изменения остаточных напряжений сжатия концентратора напряжений. Далее сравнивают значение параметра напряженного состояния с предельным значением для данного вида концентратора напряжений, полученное экспериментальным путем. При этом деталь возвращают в эксплуатацию, если значение параметра напряженного состояния больше предельного значения в концентраторе напряжений, или деталь подвергают детальному исследованию в зоне пониженного значения параметра напряженного состояния, когда параметр напряженного состояния меньше или равен предельному значению и деталь в концентраторе напряжений находится в предельном состоянии на стадии образования дефекта. Также на поверхности вблизи концентратора напряжений, расположенной в плоскости вдоль направления распространения предполагаемого дефекта вглубь металла, параметр напряженного состояния определяется как отношение остаточного напряжения сжатия в точке с большей интенсивностью изменения остаточных напряжений сжатия на поверхности вблизи концентратора напряжений, к остаточному напряжению сжатия в точке с меньшей интенсивностью изменения остаточных напряжений сжатия на поверхности вблизи концентратора напряжений. Затем сравнивают полученное значение с предельным значением параметра напряженного состояния, полученное экспериментальным путем. При этом деталь возвращают в эксплуатацию, если значение параметра напряженного состояния на поверхности вблизи концентратора напряжений меньше предельного значения, или же подвергают детальному исследованию, если значение параметра напряженного состояния больше или равно предельному значению, то есть деталь находится в предельном состоянии на поверхности вблизи концентратора напряжений. Технический результат заключается в возможности оценки технического состояния деталей в концентраторах напряжений или на поверхностях, близких к концентраторам напряжений. 5 ил.

Использование: для досмотра людей с использованием рентгеновского излучения. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют двустороннее сканирование досматриваемого человека тонкими пучками рентгеновского излучения из двух, размещенных по разные стороны досматриваемого человека, источников рентгеновского излучения путем вертикальной развертки за счет их линейного вертикального перемещения посредством снабженных электроприводом кареток и горизонтальной развертки посредством коллиматоров и регистрацию обратно рассеянного рентгеновского излучения посредством установленного на каждой из кареток приемного детектора для формирования растровых изображений досматриваемого человека за один цикл сканирования, при этом линейное вертикальное перемещение обоих источников рентгеновского излучения осуществляют одновременно и асинхронно с задержкой начала сканирования одного относительно другого, а рассеянное рентгеновское излучение, прошедшее от противоположного источника рентгеновского излучения, поглощают посредством защитных экранов на каждом из приемных детекторов. Технический результат: повышение пропускной способности при досмотре людей. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Термогравиметрическая установка предназначена для определения кислородной нестехиометрии в твердых оксидных материалах по изменению их массы в зависимости от температуры и парциального давления кислорода газовой атмосферы. Термогравиметрическая установка содержит измерительную систему, включающую помещенную в высокотемпературную печь реакционную камеру, датчик парциального давления кислорода, термопару, высокочувствительные весы с держателем тигля для образца, систему создания и поддержания газовой атмосферы с заданным парциальным давлением кислорода. Причем система создания и поддержания газовой атмосферы с заданным парциальным давлением кислорода включает электрохимический кислородный насос, помещенный в высокотемпературную печь, герметично и замкнуто соединенный с реакционной трубкой измерительной системы посредством газопроводов с циркуляционным насосом. При этом датчик парциального давления кислорода, электрохимический насос и печь электрохимического насоса подключены к автоматически регулирующему их функции контроллеру. Техническим результатом является повышение надежности получаемых результатов в термогравиметрической установке, упрощение конструкции, снижение затрат на ее производство и обеспечение компактности ее размещения в лаборатории. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для определения содержания индия в касситерите. Сущность изобретения заключается в том, что для определения содержания примеси индия в касситерите используют метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с лазерной абляцией (LA-ICP-MS), при этом анализируют мономинеральные зерна касситерита, не содержащие микровключений других In-содержащих минералов, и устанавливают концентрацию индия по менее распространенному изотопу 113In. Способ включает измерение интенсивности сигналов от аналитических линий 113In, 113Cd, 110Cd и 111Cd с последующей математической обработкой, устраняющей влияние помех от аналитических линий кадмия и расчет концентрации индия в касситерите по внешнему стандарту с учетом внутреннего стандарта, в качестве которого используют концентрации железа и/или титана, определенные рентгеноспектральным микроанализом. Технический результат: позволяет точно оценить содержание индия в касситерите и избежать ошибок определения за счет наложения аналитических линий или наличия микровключений в минерале.

Использование: для определения фазового состава бейнитных сталей. Сущность изобретения заключается в том, что получают рентгенодифракционный спектр, проводят качественный фазовый анализ и количественно определяют содержание фаз методом Ритвельда с учетом фактора сходимости GOF, при этом в качестве пробы выбирают бейнитную сталь в виде металлографического шлифа, на дифрактограмме выделяют рефлексы, принадлежащие альфа-фазе и разделяют их на компоненты - пики феррита и бейнитного феррита, задают степень тетрагональности решетки бейнитного феррита, рассчитывают и корректируют количественный и качественный фазовый состав. Технический результат: обеспечение возможности определения качественного и количественного фазового состава бейнитных сталей с выявлением соотношения бейнита и феррита. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для измерения электрического заряда движущихся частиц минералов и предназначено, в частности, для обнаружения алмазов в алмазосодержащих смесях минералов, для их последующего извлечения с помощью исполнительного механизма. Кроме того, заявляемое изобретение может быть использовано для измерения электрического заряда частиц минералов при исследовании процессов электрической сепарации различных руд. Технический эффект заключается в уменьшении числа паразитных срабатываний исполнительного механизма, в результате чего уменьшается доля сопутствующих минералов в концентрате. Это ведет к повышению кондиции концентрата без дополнительных затрат времени и электроэнергии. Датчик для бесконтактного измерения электрического заряда движущихся частиц минералов включает чувствительный электрод с внутренним каналом переменного поперечного сечения, высококачественный изолятор и заземленный электрод, верхняя часть которого выполнена в форме усеченной пирамиды с наклоном внутренней поверхности боковых граней пирамиды к вертикальной оси датчика, выбранной из интервала 30-55 градусов. 4 ил.

Использование: для анализа многофазной жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что анализатор многофазной жидкости содержит импульсный источник быстрых нейтронов и источник электромагнитного излучения, гамма спектрометр, детектор гамма лучей и сцинтиллятор, расположенный диаметрально источнику электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, при этом импульсный источник быстрых нейтронов является одновременно и импульсным источником электромагнитного излучения, дополнительно содержащим мониторный детектор быстрых нейтронов и мониторный детектор электромагнитного излучения, гамма спектрометр дополнительно содержит коллиматор гамма лучей и расположен рядом с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения, детектор гамма лучей расположен на одной стороне трубопровода с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на заданном расстоянии от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения по направлению течения многофазной жидкости, детектор быстрых нейтронов, расположен диаметрально импульсному источнику быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, детектор тепловых и эпитепловых нейтронов расположены от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на расстоянии, равном длине замедления быстрых нейтронов в многофазной жидкости, а гамма спектрометр, мониторный детектор электромагнитного излучения и сцинтиллятор выполнены с возможностью измерения спектра импульсного электромагнитного излучения. Технический результат: повышение точности измерения фракционного состава и расхода многофазной жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к области химического анализа веществ и направлено на обеспечение возможности количественного высокочувствительного определения металлов и комплексных соединений металлов в природных и промышленных объектах, для решения задач биотехнологии и медицины, в фармакологии для определения концентрации металлсодержащих лекарственных препаратов, для экспресс-анализа содержания металлов при экологическом контроле. Указанный результат достигается способом определения металлов и комплексных соединений металлов в природных и промышленных объектах, включающим нанесение комплексного соединения определяемого элемента на эмиттер ионов, воздействие на эмиттер ионов импульсным лазерным излучением и детектирование полученных в результате такого воздействия ионов анализатором, при этом в качестве эмиттера ионов используют твердотельную подложку, длину волны лазерного излучения выбирают из условия его поглощения материалом твердотельной подложки и комплексным соединением определяемого элемента, а плотность энергии лазерного излучения выбирают равной или ниже порогового уровня разрушения поверхности твердотельной подложки. Технический результат - повышение чувствительности способа определения металлов и комплексных соединений металлов. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: для диагностики реальной структуры кристаллов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют электронно-микроскопическое и микродифракционное исследования кристалла, при этом в случае присутствия на электронно-микроскопическом изображении исследуемого нанотонкого кристалла картин изгибных экстинкционных контуров проводят анализ симметрии картин контуров и при выявлении элементов симметрии, отличных от тождественного преобразования, по результатам микродифракционного исследования диагностируют реальную структуру одного из симметрично равных участков нанотонкого кристалла, а затем диагностируют реальную структуру другого как симметрично равную реальной структуре исследованного участка, после чего диагностируют реальную структуру нанотонкого кристалла в целом. Технический результат: обеспечение возможности повышения экспрессности диагностики реальной структуры нанотонких кристаллов. 7 ил., 5 табл.

Использование: для формирования протонных изображений. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют формирование протонного пучка, пропускание его через объект исследования, пропускание прошедшего излучения через магнитную оптику, состоящую из квадрупольных линз, схему размещения которых подбирают предварительно с помощью метода, основанного на решении задачи минимизации функции множества переменных, используя соответствующую оптимизационную программу, в качестве информативных параметров в которой используют энергию протонного пучка, коэффициент увеличения магнитной оптики, диапазон изменения перемещений квадрупольных линз вдоль оптической оси и диапазон изменения градиентов магнитного поля в квадрупольных линзах, последующее формирование в плоскости регистрации изображения и его регистрацию, при этом в процессе формирования протонного пучка ускорение протонов осуществляют до энергии не менее 20 ГэВ, при этом к информативным параметрам добавляют разброс энергии протонов после прохождения объекта исследования, коэффициент коррекции хроматической аберрации, который определяют из условия получения безаберрационного пятна фокусировки пучка протонов в плоскости регистрации и общее расстояние от объекта исследования до плоскости регистрации. Технический результат: повышение точности передачи изображения за счет снижения хроматических аберраций, расширение функциональных возможностей способа за счет расширения диапазона массовых толщин исследуемых объектов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Наверх