способ контроля распределения десублимата гексафторида урана на поверхности десублимации

Формула изобретения

Способ контроля распределения десублимата гексафторида урана на поверхности десублимации путем позонного контроля интенсивности радиационного излучения от слоя десублимата, отличающийся тем, что одновременно определяют массу десублимата, а его распределение рассчитывают по формуле

где h_i - толщина слоя десублимата на i-й зоне поверхности десублимации, см;

М _дес. - масса десублимата в момент измерения, кг;

N_i - интенсивность радиационного излучения от i-й зоны поверхности десублимации;

S _i - площадь i-й зоны поверхности десублимации, см ²;

_гфу - плотность десублимата гексафторида урана кг/см³;

К - количество контролируемых зон поверхности десублимации,

при этом измеряют интенсивность гамма-излучения до достижения толщин слоя десублимата 0,8-1 см, по крайней мере, на 10% поверхности десублимации, после чего переходят на измерение интенсивности нейтронного излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для контроля за нарастанием слоя десублимата гексафторида урана и профилем его распределения на поверхности десублимации и может быть использовано в производстве гексафторида урана и в исследовательских целях.

Анализ трехмерного профиля десублимата во времени позволяет оперативно воздействовать на температурный режим десублимации, обусловливающий степень извлечения гексафторида урана из газовой фазы, а также степень заполнения объема десублиматора.

Высокие степени извлечения гексафторида урана из газовой фазы, а также заполнения объема десублиматора обеспечиваются равномерным нарастанием слоя десублимата по всей поверхности десублимации. Анализ трехмерного профиля десублимата во времени позволяет оперативно выявить области неравномерного нарастания слоя десублимата и, воздействуя на температурный режим в этих областях, добиться равномерности слоя по всей поверхности десублимации.

Известен способ контроля десублимации газовой смеси (Патент DE 2654249, МПК B01D 7/02, B01D 53/00С, B01D 53/00H, опубл. 01.06.78), в котором ведут мониторинг накопления десублимата гексафторида урана по термодинамическим параметрам газовой фазы. Способ сложен по контролю параметров.

Известен контроль профиля толщины слоя десублимируемого гексафторида урана по интенсивности измеряемого по длине аппарата гамма-излучения от слоя радиоактивного продукта (заявка РФ №2004127671, МПК B01D 7/00, опубл. 27.02.2006). Измеряя по зонам интенсивность гамма-излучения, определяют профиль продукта по длине аппарата.

Недостатком способа является то, что определяется профиль продукта только по длине аппарата, тогда как продукт осаждается неравномерно в поперечном сечении аппарата.

Способ имеет ограниченное применение, поскольку нарастание интенсивности гамма-излучения происходит до толщины слоя полного самопоглощения твердого гексафторида урана, а дальнейшее нарастание слоя остается бесконтрольным. Таким образом, такое определение профиля возможно для аппаратов, где толщина слоя не превышает слоя полного самопоглощения твердого гексафторида урана.

Задачей изобретения является разработка способа, не имеющего вышеуказанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что в способе контроля распределения десублимата гексафторида урана на поверхности десублимации путем позонного контроля интенсивности радиационного излучения от слоя десублимата одновременно определяют массу десублимата, а его распределение рассчитывают по формуле:

где h_i - толщина слоя десублимата на i-той зоне поверхности десублимации, см;

М _дес. - масса десублимата в момент измерения, кг;

N_i - интенсивность радиационного излучения, от i-той зоны поверхности десублимации;

S _i - площадь i-той зоны поверхности десублимации, см ²;

_гфу - плотность десублимата гексафторида урана кг/см³;

К - количество контролируемых зон поверхности десублимации,

при этом измеряют интенсивность гамма-излучения до достижения толщин слоя десублимата 0,8-1 см, по крайней мере, на 10% поверхности десублимации, после чего переходят на измерение интенсивности нейтронного излучения.

Изобретение поясняется графическими изображениями:

на фиг.1 схематично представлен кольцевой десублиматор с размеченными 32 зонами контроля;

на фиг.2 приведена одна из разверток профиля десублимата гексафторида урана, полученная при промышленном испытании способа.

Пример осуществления способа.

Как показано на фиг.1, десублиматор размечен на 32 равновеликих по площади зоны, в центральной части которых располагается (на заданное время измерения) гамма- или нейтронный детектор. При этом масса десублимата постоянно контролируется с помощью тензовесов (не показано).

Регистрация интенсивности гамма-излучения по размеченным зонам ведется по линии 185,7 кэВ урана - 235 до достижения толщины слоя десублимата в 0,8-1 см, по крайней мере, на 3-х из размеченных зон, что соответствует примерно 10% поверхности десублимации. В таблице 1 приведены полученные данные контроля по интенсивности гамма-излучения и расчета толщины слоя гексафторида урана для конкретного десублиматора.

Таблица 1 Зависимость толщины слоя от интенсивности гамма-излучения
	Показания датчика по радиальным зонам контроля, мв				Толщина слоя десублимата по радиальным зонам контроля, см
Показания датчика и толщина слоя по осевым зонам контроля	10	20	38	50	0,12	0,24	0,44	0,67
	10	18	33	46	0,12	0,22	0,39	0,58
	16	30	40	31	0,21	0,36	0,48	0,39
	42	76	85	41	0,5	0,91	1,01	0,52
	42	76	85	41	0,5	0,91	1,01	0,52
	16	30	40	31	0,21	0,36	0,48	0,39
	10	18	33	46	0,12	0,22	0,39	0,58
	10	20	38	50	0,12	0,24	0,44	0,67

Из таблицы 1 видно, что в 4-х зонах контроля толщина слоя находится в пределах 0,91-1,01 см. После этого производится переход на регистрацию интенсивности нейтронного излучения по размеченным зонам. Необходимость этого перехода объясняется тем, что слой полного самопоглощения энергии 185,7 кэВ для десублимата гексафторида урана составляет 0,8-1 см и при дальнейшем нарастании слоя показания детектора гамма-излучения не меняются, что обусловливает нарастание погрешности измерений. Определение толщины слоя по нейтронному фону характеризуется плавно убывающей по мере нарастания слоя статистической погрешностью, которая, как установлено исследованиями, становится допустимой при достижении, по крайней мере, на 10% поверхности десублимации толщины слоя в 0,8-1 см.

В таблице 2 приведены полученные данные контроля по интенсивности нейтронного излучения и расчета толщины слоя гексафторида урана для конкретного десублиматора.

Таблица 2 Зависимость толщины слоя от интенсивности нейтронного излучения
	Показания датчика по радиальным зонам контроля, нейтр/с см2				Толщина слоя десублимата по радиальным зонам контроля, см
Показания датчика и толщина слоя по осевым зонам контроля	16,3	24,9	19,4	11,0	1,66	2,53	1,92	1,19
	19,1	29,5	27,8	11,2	1,94	3,00	2,75	1,21
	20,8	36,1	28,4	14,3	2,12	3,67	2,81	1,54
	24,0	42,2	29,6	14,2	2,44	4,29	2,93	1,4
	24,0	42,2	29,6	14,2	2,44	4,29	2,93	1,4
	20,8	36,1	28,4	14,3	2,12	3,67	2,81	1,54
	19,1	29,5	27,8	11,2	1,94	3,00	2,75	1,21
	16,3	24,9	19,4	11,0	1,66	2,53	1,92	1,19

Предложенный способ позволяет просто и надежно контролировать трехмерный профиль десублимата гексафторида урана на поверхности десублимации, что значительно облегчает выбор оптимального режима работы технологического оборудования, а также помогает в его конструктивном усовершенствовании.