利用聚四氟乙烯劑量計(jì)進(jìn)行堆芯γ測(cè)量

朱 磊

（中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 100000）

利用聚四氟乙烯劑量計(jì)進(jìn)行堆芯γ測(cè)量

朱 磊

（中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 100000）

根據(jù)反應(yīng)堆孔道內(nèi)環(huán)境的特殊性，采用聚四氟乙烯作為制備劑量計(jì)的材料，利用鋁制吊筒及鋁管實(shí)現(xiàn)在反應(yīng)堆孔道活性區(qū)范圍內(nèi)，縱向不同點(diǎn)位的γ劑量率測(cè)量。

聚四氟乙烯；劑量計(jì)；γ劑量率

1 劑量計(jì)材料及測(cè)量環(huán)境

反應(yīng)堆運(yùn)行狀態(tài)下堆芯輻射場(chǎng)為中子、γ混合場(chǎng)。要測(cè)量堆內(nèi)γ劑量率需要將中子與γ的響應(yīng)區(qū)分開。本次測(cè)量選擇了一種對(duì)于中子響應(yīng)不靈敏的劑量計(jì)——聚四氟乙烯劑量計(jì)，聚四氟乙烯有極穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)極耐高溫的優(yōu)點(diǎn)；其次，聚四氟乙烯對(duì)中子不靈敏適于在中子、γ混合場(chǎng)中進(jìn)行測(cè)量[1]。再者，由聚四氟乙烯粉末壓制的劑量片體積很小，單個(gè)直徑約3mm，厚度約3mm，這是電離室及液體劑量計(jì)無法達(dá)到的。每個(gè)劑量計(jì)可以內(nèi)含三個(gè)平行劑量片樣品，增加測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。

2 劑量計(jì)樣品及堆內(nèi)固定工具

2.1 劑量計(jì)樣品制作

采用市售的白色聚四氟乙烯超細(xì)粉（粒徑約200目）作為劑量計(jì)的原材料。用天平稱取一定量的聚四氟乙烯超細(xì)粉，利用自行加工的不銹鋼模具，將其壓制成直徑約3mm、高度約3mm 的短柱狀作為聚四氟乙烯劑量計(jì)，質(zhì)量約45mg。測(cè)量時(shí)，將3片劑量片放入輻照容器當(dāng)中，輻照容器同樣是用聚四氟乙烯作為材料加工而成的容器，外徑為 1.602cm、高為 3.194cm。本次測(cè)量用的劑量計(jì)，分別編號(hào)，容器外側(cè)用石蠟密封防止測(cè)量過程中進(jìn)水，由于測(cè)量位置水深7m，為防止由于水壓過大造成密封失效，在測(cè)量容器外包裹一層聚乙烯膜以保護(hù)石蠟密封層。

2.2 劑量計(jì)堆內(nèi)固定工具

根據(jù)劑量計(jì)的大小及測(cè)量位置的空間大小，加工了二只鋁制吊筒帶有上下固定盤，用于孔道的劑量測(cè)量?？椎阑钚詤^(qū)長(zhǎng)度為500mm，根據(jù)堆內(nèi)測(cè)點(diǎn)縱向間距加工了若干短鋁管，用于將劑量計(jì)固定在測(cè)量管內(nèi)不同的位置（測(cè)量位置：活性區(qū)中央0mm 及 ±150mm、±250mm、-350mm）。測(cè)量孔道時(shí)利用尼龍繩直接將吊桶吊至孔道底。

3 輻照安排

1） 劑量計(jì)裝載工作如圖1，利用二組共12個(gè)劑量計(jì)分別放入兩個(gè)測(cè)量筒中，進(jìn)行不同堆功率下孔道垂直方向不同位置的測(cè)量。1～6號(hào)劑量計(jì)用于測(cè)量停堆本底 γ 劑量率、7～12號(hào)劑量計(jì)用于測(cè)量堆功率3.5kW 時(shí)的 γ 劑量率

2） 停堆本底 γ 劑量率測(cè)量

請(qǐng)機(jī)械組人員取出待測(cè)孔道內(nèi)吊籃，打開堆頂蓋板。將孔道測(cè)量筒入至孔道底部，放置好所有測(cè)量筒后記錄時(shí)間，1h后取出所有劑量計(jì)。

圖1 孔道測(cè)量筒

3） 測(cè)量筒入至孔道底部。劑量計(jì)入堆完畢后開始提升反應(yīng)堆功率并記錄時(shí)間（15：01），提升反應(yīng)堆功率至3.5kW，期間每分鐘記錄功率電流表數(shù)值（提升功率過程共耗時(shí)14min），穩(wěn)定功率 3.5kW 一小時(shí)后壓棒停堆，進(jìn) 308 大廳，在便攜γ劑量率儀表的監(jiān)測(cè)下將測(cè)量筒提離堆芯（至水池水面以下）。工作人員出堆頂大廳等待大約20min 后再次進(jìn)入大廳將測(cè)量筒提離水面，此時(shí)測(cè)量筒表面 γ 劑量率 2.6mSv/h，利用長(zhǎng)柄工具將測(cè)量筒內(nèi)劑量計(jì)取出。

3.4 將取出的劑量計(jì)清洗擦拭并檢測(cè)表面劑量率。樣品袋表面 γ 劑量率為900nSv/h，樣品擦拭棉無沾污情況。按照編號(hào)分類（1～6號(hào)堆芯本底測(cè)量、7～12號(hào)3.5kW 功率測(cè)量）送至計(jì)量站 ESR 譜儀室，進(jìn)行測(cè)量。

4 堆內(nèi)孔道γ劑量率物理測(cè)量值

利用 ESR 譜儀根據(jù) ESR 波譜原理對(duì)經(jīng)過輻照后的劑量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，得到兩組數(shù)據(jù)見表1及表2。值得說明的是，表2中的數(shù)據(jù)為實(shí)際測(cè)量值減去反應(yīng)堆提升功率14min 內(nèi)的累計(jì)劑量率計(jì)算值而得到。

兩組數(shù)據(jù)相減還可得到3.5kW 功率下孔道內(nèi)的裂變 γ 劑量率數(shù)據(jù)。

表1 堆芯本底物理測(cè)量值（Gy/h）

表2 堆功率3.5kW物理測(cè)量值（Gy/h）

[1] 沈光來，蘇吉虎，聚四氟乙烯的輻射效應(yīng)及其ESR 研究[J]. 波普學(xué)雜志，2011，（12）.

Core Gamma Neasurement Using Polytetraf Luoroethylene Dosimeter

Zhu Lei

According to the particularity of the duct environment，using Teflon as the preparation of dosimeter material，using aluminum and aluminum in the hanging cylinder duct active area，different points of the longitudinal gamma dose rate measurement

polytetrafluoroethylene；dosimeter；gamma dose rate

TQ325

A

1003-6490（2017）06-0140-01

2017-04-27

朱磊（1983—），男，陜西渭南人，工程師，主要研究方向?yàn)榉磻?yīng)堆工程。