一种核废罐内废料高度测量方法

技术领域

本申请涉及核废料处理领域，具体而言，涉及一种核废罐内废料高度测量方法。

背景技术

在我国核电技术迅速发展的同时，核废料的数量也在不断增加。预估至2030年仅核电站每年就可以产生约3200吨核废料。我国核电站主要分布在沿海地区，产生的核废料通过装入特制的罐状储运容器运输至西北核废料处置库进行集中处理。

中低放废物可以放置核废罐内经过几百年时间自然衰变成无害的物质，而高放废物具有放射性强、半衰期长、毒性大和发热性等特点，安全处置较困难，只能先在核电站的硼水池中暂存；对于这些核废料的运输和处理过程，都要做到严格监管。

核废料在储存于核废料储存罐内时，由于核废料储存罐四周密封，而且罐内废料具有放射性强、半衰期长、毒性大和发热性等特点，在长时间的运输或者储存过程中，罐内核素自发衰变会导致料位发生变化，从而增加了核废料在运输和处理过程中的罐内废料高度监管难度。

发明内容

本申请提供一种核废罐内废料高度测量方法，以改善上述问题。

本发明具体是这样的：

一种核废罐内废料高度测量方法，包括：

将发射装置安装于罐体的第一预设位置，将接收装置安装于罐体的第二预设位置；

测量发射装置的罐外高度数据；

接收接收装置输出的表征废料高度的高度信号，并结合罐外高度数据确定废料的高度；

其中，第一预设位置低于第二预设位置。

在本发明的一种实施例中，在将发射装置安装于罐体的第一预设位置的步骤之前，核废罐内废料高度测量方法还包括：

将发射装置和接收装置与罐体连接，且使得发射装置与接收装置水平；

沿高度方向同步移动发射装置和接收装置，并在多个不同高度位置接收接收装置输出的表征废料高度的第一高度信号；

根据多个第一高度信号，确定废料的高度范围，并根据高度范围确定第一预设位置；

其中，第一预设位置位于高度范围内。

在本发明的一种实施例中，在罐外高度数据的基础上增加预设上限距离作为第二预设位置。

在本发明的一种实施例中，发射装置包括屏蔽本体及内置圆柱体源；

屏蔽本体开设有发射开角，内置圆柱体源连接于发射开角的底部，且发射开角的开口朝向接收装置。

在本发明的一种实施例中，内置圆柱体源为Cs-137或Co-60。

在本发明的一种实施例中，屏蔽本体由贫铀或铅制成。

在本发明的一种实施例中，发射开角的角度为80°。

在本发明的一种实施例中，内置圆柱体源的中心与第一预设位置平行。

在本发明的一种实施例中，在测量发射装置的罐外高度数据的步骤之后，核废罐内废料高度测量方法还包括：

使得屏蔽本体朝向下方转动预设角度，且内置圆柱体源的中心与第一预设位置平行。

在本发明的一种实施例中，预设角度为20°。

本发明的有益效果是：

综上，该核废罐内废料高度测量方法，包括：将发射装置安装于罐体的第一预设位置，将接收装置安装于罐体的第二预设位置；测量发射装置的罐外高度数据；接收所述接收装置输出的表征所述废料高度的高度信号，并结合所述罐外高度数据确定所述废料的高度；其中，所述第一预设位置低于所述第二预设位置。

由此，该核废罐内废料高度测量方法通过发射装置及接收装置的设置，便可以对核废罐内的核废料高度进行非接触式的精确测量，进而能够对核废罐内的核废料进行监管，从而便于核废料的运输和处理工作的进行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请提供的发射装置及接收装置的布置示意图；

图2为本申请提供的发射装置的结构示意图；

图3为本申请提供的核废罐内废料高度测量方法的高度与计数率图；

图4为本申请提供的斜20开80的高度与计数率的关系式图。

图标：110-发射装置；120-罐体；130-接收装置；111-屏蔽本体；112-内置圆柱体源；113-发射开角。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1及图2，本发明实施例提供一种核废罐内废料高度测量方法，包括：

将发射装置110安装于罐体120的第一预设位置，将接收装置130安装于罐体120的第二预设位置；

测量发射装置110的罐外高度数据；

接收接收装置130输出的表征废料高度的高度信号，并结合罐外高度数据确定废料的高度；

其中，第一预设位置低于第二预设位置。

请参照图1及图2，该核废罐内废料高度测量方法的工作原理是：

该核废罐内废料高度测量方法，包括：将发射装置110安装于罐体120的第一预设位置，将接收装置130安装于罐体120的第二预设位置；测量发射装置110的罐外高度数据；接收接收装置130输出的表征废料高度的高度信号，并结合罐外高度数据确定废料的高度；其中，第一预设位置低于第二预设位置。

由此，该核废罐内废料高度测量方法通过发射装置110及接收装置130的设置，便可以对核废罐内的核废料高度进行非接触式的精确测量，进而能够对核废罐内的核废料进行监管，从而便于核废料的运输和处理工作的进行。

需要说明的是，在本实施例中，在进行高度测量时，采用的是通过接收装置130接收发射装置110传输处的信号，进而进行高度的测量，而在设置发射装置110时，发射装置110包括发射装置110包括屏蔽本体111及内置圆柱体源112，而内置圆柱体源112为Cs-137或Co-60，由此，该核废罐内废料高度测量方法是通过接收装置130接收屏蔽本体111内的放射源的放射信号，从而进行测量；而且在测量的过程中，屏蔽本体111由贫铀或铅制成，由此，还可以通过屏蔽本体111对内置圆柱体源112进行屏蔽，从而对外界的工作人员起到保护的作用，而且屏蔽材料其厚度可以通过放射源活度、屏蔽材料的减弱倍数和辐射防护标准等关系来计算。

在将内置圆柱体源112连接于屏蔽本体111时，本实施例采用的是在屏蔽本体111上开设有发射开角113，内置圆柱体源112连接于发射开角113的底部，且发射开角113的开口朝向接收装置130。

进一步地，请参照图1及图2，在本实施例中，在进行测量之前，为确定发射装置110的位置，故，在将发射装置110安装于罐体120的第一预设位置的步骤之前，核废罐内废料高度测量方法还包括：

将发射装置110和接收装置130与罐体120连接，且使得发射装置110与接收装置130水平；

沿高度方向同步移动发射装置110和接收装置130，并在多个不同高度位置接收接收装置130输出的表征废料高度的第一高度信号；

根据多个第一高度信号，确定废料的高度范围，并根据高度范围确定第一预设位置；

其中，第一预设位置位于高度范围内。

而在确定接收装置130的位置时，可以在罐外高度数据的基础上增加预设上限距离作为第二预设位置。

并且，在将发射装置110安装于第一预设位置并进行核废料高度的测量的过程中，内置圆柱体源112的中心与第一预设位置平行。

进一步地，基于上述内容，在测量发射装置110的罐外高度数据的步骤之后，核废罐内废料高度测量方法还包括：

使得屏蔽本体111朝向下方转动预设角度，且内置圆柱体源112的中心与第一预设位置平行。

综上，请参照图1-图3，基于上述内容，该核废罐内废料高度测量方法的步骤包括：

先把发射装置110和接收装置130水平放置在同一水平高度，并通过沿高度方向的同步移动，即，沿高度方向同步移动发射装置110和接收装置130，并在多个不同高度位置接收接收装置130输出的表征废料高度的第一高度信号；根据多个第一高度信号，确定废料的高度范围，并根据高度范围确定第一预设位置；由此，便可在罐体120的两侧测量出低料位(如图1中标记A所示料位)和高料位(如图1中标记B所示料位)的数据，进而来预估出核废罐内废料的高度范围，合理选择下限高度在罐体120的一侧作为发射装置110的安装位置(如图1中标记C所示料位)，再用标尺测量其罐外高度h1；

根据测量出的高度h1在罐的另外一侧增加一个上限距离确定为接收装置130位置(如图1中标记D所示料位)，发射装置110的内置圆柱体源112的中心与第一预设位置高度保持一致且水平放置；

在开始测量后，先在内置圆柱体源112的中心与第一预设位置高度保持一致且水平放置的位置进行测量，随后，再将整个发射装置110向下旋转一定角度，调整发射开角113的开口朝向；保持内置圆柱体源112的中心与第一预设位置高度保持一致且水平放置，完成最终测量方案；

将最后得出的计数代入仿真时模拟出的计数率与高度的函数关系式中反推出高度h2，核废罐内废料的真实料位(如图1中标记E所示料位)的高度h3＝h1+h2。

需要说明的是，发射开角113需在保障工作人员安全的前提下进行调整，旋转角度在减少计数率和增加测量范围两者综合考虑旋转。根据最终确定的测量模型仿真出计数率与高度的关系，进行函数拟合得到最终的计数率与高度函数关系式。

由此，便可以采用不接触的方式实现罐内核废料的高度测量；其中，通过屏蔽本体111的设置可以控制放射源的剂量保障工作人员的安全，而通过发射开角113的设置能够增加计数率进而提高测量精度，安装时向下旋转一定角度可以提高高度测量范围；而接收装置130的位置设置在另外一侧的不同高度，避免出现乱真计数影响高度测量。

基于上述内容，在发射装置110和接收装置130同一水平高度的情况下，测得的计数率与高度关系如图3中同一高度所示。

在发射开角113为80°的情况下，测得的计数率和高度关系如图3中开80所示。

而不设发射开角113直接水平发射的情况下，但向下旋转20°，测得的计数率与高度关系如图3中斜20所示。

在发射开角113为80°，且向下旋转20°的情况下，测得的计数率与高度关系如图3中开80斜20所示以及如图4所示。

基于上述三种情况的数据分析对比，只是向下旋转20°会导致计数率急剧减少达不到精度要求，而发射开角113为80°与向下旋转20°的结合在3cm前的测量效果和只是发射开角113为80°差不多，但在3cm-7cm内的计数率比后者高，通过适当的发射开角113和向下旋转角度结合，达到精度较高的同时还能提高测量范围，由此，在本实施例中，在设置上述的发射开角113时，发射开角113的角度为80°，预设角度为20°。

综上，请参照图1-图4，该核废罐内废料高度测量方法具备以下优点：

用屏蔽本体111(屏蔽材料)包裹内置圆柱体源112(放射性体源)后距离发射装置110表面5cm的剂量当量率小于2.5usv/h，表面1m的剂量当量率小于0.25usv/h，保障工作人员的安全；

发射装置110设置一个发射开角113并向下旋转一定角度，发射开角113可以弥补向下旋转造成的计数率下降，而向下旋转角度可以增加高度测量范围，两者适当结合可以达到测量范围增加并保证测量精度；

设置发射装置110和接收装置130在罐的两侧不同高度处，可以避免出现乱真计数影响高度测量；

适用于监管储存放射性强，毒性大物料的密封罐状容器内物料高度变化情况。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。