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反应堆核辐射测量 一．反应堆放射性的来源 放射性来源（裂变反应）: 初级辐射（核燃料在裂变时及裂变后的产物放出的辐射） 次级辐射（由初级辐射与物质相互作用产生的辐射） 1.反应堆堆芯中子和γ射线源 中子源 : I.瞬发裂变中子 :在裂变中子中占99％,裂变瞬间（约10-14S）发射的中子，其能量十几kev到18kev II.缓发裂变中子:在裂变中子中占1％,裂变碎片衰变过程中发射出来的中子，其能量0.7Mev III.次级中子:由（γ，n）反应产生，如D（γ，n）H IV.活化中子:17O(n,p)17N (H2O中含有0.037％的17O) γ放射源: I.瞬发γ射线:在核燃料裂变后5×10－8秒时间内发射出来，能量分布如下表所示 能量范围 （Mev） 0－1 1－2 2－3 3－4 4－5 5－6 6－7 7－8 总计 γ射线能量 （ Mev /裂变） 3.5 2.2 1.3 0.64 0.28 0.12 0.045 0.017 8.1 235U热中子裂变时的瞬发γ射线能谱 II.裂变产物γ射线 ：裂变产物γ射线是反应堆γ射线的主要来源，有几百种裂变产物可放射γ射线，利用经验公式，可以给出每次裂变产生的碎片在t天时间后γ光子发射率为： γ光子发射率＝1.9×10－6t－1.2光子/（秒·裂变） 由此可算得运行T天后的反应堆在τ天后（τT）每次裂变γ光子发射率为： γ光子发射率＝1.9×10－6（τ－T）－1.2光子/（秒·裂变） 功率为P（MW）的反应堆在运行T0天后停堆，则停堆τ－T0天时每秒发射的γ光子数为： 光子/秒 快中子非弹性散射所产生的γ射线和活化γ射线 10B＋n 7Li*＋α 7Li＋γ 2.一回路等系统中的放射性 16Nγ辐射源 16O(n，p)16N* 16N* 7.5Mev，6.1 Mev γ射线 利用监测16N的γ射线可以监测蒸汽发生器一回路侧的泄漏 13Nγ辐射源 16O（p，α）13N 13N是β＋发射体, β＋与物质相互作用产生正电子湮没，发射两个方向相反能量均为0.511Mev的γ光子，即 利用监测13N的γ射线可以监测一回路边界的泄漏 活化γ射线 一回路管道不锈钢活化 54Mn、56 Mn、51Cr、58Co、60 Co、59Fe 水中杂质活化 24Na、42K 堆内结构材料 58Co、65Zn 裂变直接变成放射性气体 131I、135I、85Kr、133Xe、135 Xe 反应堆一回路总会有一些泄漏，固体放射性物质以直径为0.001—0.1μm的颗粒悬浮在空气中，形成放射性气溶胶 放射性气体 放射性气溶胶 二．反应堆辐射监测系统 1. 任务：反应堆辐射剂量监测的任务是测量核辐射所造成的剂量和排出物的放射性水平，防止工作人员遭受来自γ射线和中子的外照射以及由放射性气体或气溶胶引起的内照射而造成的危害。 2. 监测内容 燃料元件包壳破损的监测 工艺辐射监测 压力容器破损的监测 蒸汽发生器破损的监测 工作室内γ辐射场的监测 衣服、工具等物体表面污染的测量 辐射安全监测 工作室内放射性气体与气溶胶的监测 个人剂量的测量 环境放射性测量 3.监测方法 I.燃料元件包壳破损的监测 核燃料元件包壳破损监测是借助于测量冷却剂中裂变产物的浓度来实现的。其方法大致有：γ辐射探测法；缓发中子辐射测量法；裂变气体的固体子系产物沉淀法；离子交换法；自动气体色层谱分析法；过滤器分离裂变产物法。在轻水堆中应用较多的有： 1.γ辐射探测法 核燃料元件包壳破损会导致裂变产物向冷却剂中释放，改变一回路中放射性同位素的平衡浓度。采用高灵敏度的γ探测器可以直接对冷却剂中γ射线进行测量。 2.缓发中子辐射测量法 铀－235裂变时产生的瞬发中子占中子总数的99.3％，由 （T1/2=5.9秒）， （T1/2=21.7秒）， （T1/2=54.3秒）裂变碎片所发射的缓发中子约占0.7％。因此测定冷却剂样品中 和 所发射的缓发中子，可推算出核燃料元件包壳破损的程度。 II. 蒸汽发生器管子破漏的放射性监测 蒸汽发生器在正常运行期间，二回路侧通常是没有人工放射源的，一旦蒸汽发生器的管子发生破损，一回路冷却剂就会向二