核辐射测量分析报告.pptx

第四章 核电站工艺辐射监测; 第一重屏障：燃料芯块本身。大约能留住98％以上的放射性裂变产物； 第二重屏障：燃料元件包壳。可以防止上述芯块内其余2 ％的裂变产物进一步外逸； 第三重屏障：反应堆压力容器及一回路设备与管道组成的压力边界。是带放射性的、高温高压的主冷却剂(又称载 热剂)密闭循环的密封屏障； 第四重屏障：安全壳。将一回路压力边界完整性被破坏后泄漏的放射性物质与外环境隔绝。是防止放射性物向外环境扩散的最后一道屏障。; 核电站设置辐射监测系统的原因：四道屏障的完整性和有效性不会都是永久的或完善的，某一重屏障会慢慢地或偶然的失效。这种失效存在着针对全核电站或某一个厂房或房间的潜在的危害。 核电站辐射监测系统从功用上可分为：辐射工艺监测； 辐射安全(防护)监测。 辐射工艺监测是指对核电站的某些工艺过程和设备进行监测，以便从辐射水平的高低来发现设备是否有效、是否正常运行。其中，主要是屏障完整性及有效性监测，以确保核电站的安全运行，防止任何超剂量事故发生。;4.1 核裂变产生的核辐射 4.2 燃料元件包壳总破损辐射监测 4.3 蒸汽发生器泄漏监测 4.4 一回路压力边界泄漏监测;4.1 核裂变产生的核辐射;一、裂变中子和裂变γ射线;裂变碎片：重核裂变分裂成两个质量较轻的核。 裂变碎片的衰变：大部分裂变碎片具有β-放射性。β-衰变后的产物常常仍然是放射性的，继续衰变，这样就形成一个衰变链。 衰变链中核素的质量数不变。 裂变产物：重核裂变时产生的裂变碎片及由这些裂变碎片衰变生成的那些核素。 独立裂变产额：每次核裂变直接产生这个裂变产物核素的概率(以百分数表示)。针对裂变碎片定义的。 链产额：这种核素也可能是由裂变产物衰变链中先驱核衰变产生的，其产生概率定义为链产额，又称为质量数产额。;累积产额：独 立产额与链产额之和。 通常，累积产额~链产额(质量数产额) 235U裂变产物的质量数产额曲线呈双驼峰形状。; 裂变产物核素不断的产生又不断衰变，为了得到其核浓度随时间的变化关系，需要解大量的耦合微分方程。 线性链：把裂变碎片所具有的复杂分支的衰变链进行分解和简化，使每种核素只与单个母核有关，这样的链没有分支，称为线性链，把各链中某种核素的浓度相加就可得到总浓度。 线性链中裂变产物浓度计算中可假设一个没有分支的同量异位链： ;用以下方程来描述同量异位链中各核素的放射性活度随时间的变化：;当P(t)＝P0保持常数不变时，(4-1)方程式的解为： ;根据初始条件 ，按递推关系可求Cij：; 裂变产物β-衰变后往往伴随有γ跃迁，发射γ射线。实验表明，在发生裂变后10s到几周的时间内，每次裂变后t时刻(t以天为单位)的β-粒子和γ射线生成率可分别表示为Dβ和Dγ：;热功率为PMW的反应堆每天裂变次数(即裂变率)R为：; 同理可得热功率为PMW反应堆连续运行T0天后停堆，则在τ-T0天(τ＞T0)时每秒发射的γ光子数(γ射线强度)为： 以上各式中τ为从启动时刻算起到计算时刻的天数。以上计算公式是经验公式，只能是粗略的估计。;4.2 燃料元件包壳总破损辐射监测;核燃料元件包壳是核电站安全设计中的第二重屏障。它的主要作用有三个： 包覆核燃料芯体，防止冷却剂对燃料的腐蚀； 容纳裂变产物，阻止裂变产物外逸，使冷却剂免受污染； 给核燃料芯块提供刚度和强度。 水冷动力堆内燃料元件包壳常采用锆合金。 锆合金作为UO2燃料的包壳材料长时间在高温高压高放 射性水中暴露，会发生一定程度的腐蚀破坏、脆化破坏、 应力破坏等，从而会出现砂眼(即小孔洞)或细裂纹性质 的缺陷(或破损)。冷却剂由这些砂眼或细裂纹处渗入， 包壳内的固体裂变产物会被带出去，气体裂变产物会直 接从这些缺陷处泄漏到冷却剂中。所以，测量冷却剂中 的某些核素的放射性可以探测燃料元件包壳的破损情况。;一、燃料元件棒中裂变产物的动力学方程;二、燃料元件包壳破损辐射监测的关键核素;1、裂变气体 裂变气体氪及氙的质量数处于两个峰区，裂变产额较高。 裂变气体的产生及从燃料棒中向包壳内自由空间的迁移 聚集，是引起燃料棒形变及包壳破损的重要因素之一。 一旦元件包壳破损，裂变气体也最容易释放出来，因此 裂变气体是元件包壳破损监测的首选核素。;2、放射性碘 碘具有挥发特性，容易从高温燃料芯体中迁移到元件 棒内的自由空间。 放射性碘是元件包壳破损监测的重要核素，特别是131I， 半衰期较长，其能量为0.364Mev的γ射线强度较大。 134I半衰期较适中，发射能量0.85和0.89Mev的γ射线强 度也较大，在γ能谱测量中易于识别