压水堆一回路压力边界氮-13泄漏监测能谱符合方法研究

我国核电发展基本上确定以压水堆为主要堆型。核动力装置安全监测是关系到核电平稳发展的关键之一,压水堆一回路中含有高温高压放射性水，因各种原因可能导致泄漏，因此压水堆一回路压力边界泄漏监测是核动力装置安全监测核心组成部分。利用氮13作为示踪剂对一回路压力边界监测具有源项能够准确计算，能定量给出泄漏率及响应快等优点。氮13监测目前国内外都采用能谱方法来进行测量，但存在泄漏率探测下限较高只能达到10L/h和对谱仪长期能谱稳定要求很高以至于影响测量精确度两个问题，不能满足探测下限达到1L/h以便测量泄漏发展趋势要求。本项目是在多年研究基础上，首次利用γ-γ能谱符合法来测量氮13，研究内容主要有能谱符合探测装置模型理论构建、测量相关技术及实验研究等，采用先理论建模再用实验进行修正优化方法，关键技术是高符合探测效率能谱符合探测装置及取样方法研究，预计探测下限能降低两个量级，谱仪长期能谱稳定要求大大降低。

核动力装置安全监测是关系到核电平稳发展的关键之一,压水堆一回路中含有高温高压放射性水，因各种原因可能导致泄漏，因此压水堆一回路压力边界泄漏监测是核动力装置安全监测核心组成部分。利用氮13作为示踪剂对一回路压力边界监测具有源项能够准确计算，能定量给出泄漏率及响应快等优点。氮13监测目前国内外都采用能谱方法来进行测量，但存在泄漏率探测下限较高只能达到10L/h不能满足探测下限达到1L/h以便测量泄漏发展趋势要求。本项目是在多年研究基础上，首次提出利用γ-γ能谱符合法来测量氮13。.本项目压水堆一回路压力边界氮-13泄漏监测能谱符合方法研究经过四年的理论和实验研究，按照原定的计划完成了研究内容。包括以下几个方面：.1）完成了γ-γ能谱符合法测量13N能谱符合探测装置的构型、13N取样方法工作。研究过程中根据正电子放出γ能量的特点确定用NaI（TI）闪烁体探测器作为符合法测量泄漏监测用探测器，容器取样在M-B容器的基础上进行了改进。利用MCNP软件对符合效率与取样容量的形状、符合效率与取样容器的体积等的关系进行了模拟，根据模拟的结果对取样容器的形状和体积进行了优化设计。解决了本项目可行的关键。.2）完成了一回路水中N-13浓度计算，且考虑了与反应堆功率的关系、正电子干扰核素对符合法测量泄漏监测影响。.3）搭建了N-13实验测量装置，利用实验室测量装置对探测取样系统的本底计数与系统的稳定性进行了研究；利用湘雅附属第二医院的螺旋加速器生产N-13气体，进行符合测量实验研究。.4）完成了符合法泄漏监测取样控制、数据处理等相关二次仪表的设计以及相关计算程序和控制程序的开发。.根据理论和实验研究结果，得到该方法的泄漏率传输系数为0.42cps/（L/h），最小探测活度为1.37Bq，泄漏测量探测下限为0.17L/h。该测量方法的研究结果达到了预定的目标,说明用该方法来进行压水堆核动力装置一回路压力边界泄漏监测是可行的。为研制更加实用的新一代压水堆核动力装置一回路压力边界13N泄漏监测装置提供了依据。