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周先生

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LMX-3000γ在線分析係統

該係統用於實時測定乏燃料後處理廠中在線監測點的鈾濃度及Σγ測量。係統包括三個部分,探測器、數字化譜儀、二次儀表。

在實時監測中,探測器放置在壁龕內(紅區),數字化譜儀放置在現場(橙區),二次儀表放置在主控室(白區)。探測器進行實時探測,將核信號發送給數字化譜儀,數字化譜儀進行實時核信號處理,並將譜數據發送給二次儀表。二次儀表顯示濃度、活度、譜圖、趨勢圖、進行報警、數據存儲、電磁閥遠程控製以及參數遠程設置等。下麵分別對探測器、數字化譜儀、二次儀表進行說明。

γ在線分析係統儀器性能參數

探測器

探測器部分包括NaI探頭、光電倍增管、前置放大電路。NaI探測器對γ射線進行探測,輸出信號至光電倍增管,完成光信號-電信號的轉換後,再由光電倍增管輸出電脈衝信號至前置放大器。對核脈衝信號進行調理後,前置放大器輸出信號至主放大器。光電倍增管外部采用磁屏蔽,以提高抗電磁幹擾的性能。

數字化譜儀

數字化譜儀主要包括模擬、數字兩大部分以及外圍電源電路。其中,模擬部分主要包括主放大器和脈衝成形電路;數字部分包括ADC、增益控製、偏置調節、高壓控製模塊DAC(HV)、FPGA模塊電路以及ARM模塊。

前置放大器輸出信號由主放大器和成形電路處理後,得到最佳信噪比核信號,經20MHz 高速ADC采樣後,送入FPGA模塊進行數字梯形成形、基線恢複、堆積脈衝識別與分離、幅度甄別以及死時間矯正等處理,最後完成幅度甄別得到測量譜線。FPGA與ARM間通過SPI總線實現通信,將數據傳送至ARM模塊。數字化譜儀與二次儀表連接,為保證ARM模塊與二次儀表之間能進行有效地遠距離通信,設計使用CAN總線進行數據的遠距離傳輸,同時設計CAN-USB模塊。即ARM模塊通過CAN總線收發數據,二次儀表通過USB2.0收發數據,CAN-USB模塊負責兩種通信協議間的轉換。ARM模塊除傳輸譜數據外,還能接受二次儀表控製命令,如對探測器高壓、主放大器增益、偏置以及測量時間等進行控製。

二次儀表

采用無風扇工業級一體化計算機,支持觸摸操作,安裝Windows 7操作係統。操作軟件設計為可視化操作界麵,通過USB2.0收發數據。二次儀表一方麵用於顯示測量時間、總計數、單道計數、能量分辨率、標記區域計數等,並完成在線監測點的鈾濃度及Σγ的分析,在顯示區域可進行測量濃度、濃度趨勢線與譜圖之間自由切換顯示;另一方麵,可遠程控製現場的數字化譜儀,設置工作參數。軟件操作通過鼠標、觸摸屏均可完成。

軟件參數

軟件界麵主要顯示測量時間、總計數、單道計數、能量分辨率、標記區域計數等,並在測量中,可實現測量濃度、測量活度、趨勢線與譜圖之間自由地切換顯示。設置好測量參數(偏置、增益等),使用Am-241源進行γ吸收實驗,圖9-8所示為測量結果

實測譜圖

LMX-3000X 鈈在線分析係統

該係統用於實時測定乏燃料後處理廠中在線監測點的鈈濃度。係統包括三個部分,探測器、數字化譜儀、二次儀表。

鈈在線係統儀器性能參數
探測器

探測器部分主要包括Amptek公司推出的FAST_SDD半導體探測器,該探測器集成了前置放大器。Fast-SDD探測器對在線監測點的所有放射性核素的特征X射線進行探測,並輸出脈衝信號至前置放大器。前置放大器對脈衝信號進行初步濾波成形等調理後,輸出核脈衝信號至主放大器。圖9-13所示為Fast-SDD探測器性能參數的測試結果。

9.2.2 數字化譜儀

數字化譜儀主要包括模擬、數字兩大部分以及外圍電源電路。其中,模擬部分主要包括主放大器和脈衝成形電路;數字部分包括ADC、增益控製、偏置調節、FPGA模塊電路以及ARM模塊。
前置放大器輸出信號由主放大器和成形電路處理後,得到最佳信噪比核信號,經20MHz 高速ADC采樣並數字化後,送入FPGA模塊進行數字梯形成形、基線恢複、堆積脈衝識別與分離、幅度甄別以及死時間矯正等處理,從而得到測量譜線。FPGA與MCU間通過SPI總線實現通信,將數據傳送至ARM模塊。數字化譜儀與二次儀表連接,為保證ARM模塊與二次儀表之間能進行有效地遠距離通信,設計使用CAN總線進行數據的遠距離傳輸,同時設計CAN-USB模塊。即ARM模塊通過CAN總線收發數據,二次儀表通過USB2.0收發數據,CAN-USB模塊負責兩種通信協議間的轉換。ARM模塊除傳輸譜數據外,還能接受二次儀表控製命令,如對探測器高壓、主放大器增益、偏置以及測量時間等進行控製。

9.2.3 二次儀表

采用無風扇工業級一體化計算機,支持觸摸操作,安裝Windows 7操作係統。操作軟件設計為可視化操作界麵,通過USB2.0收發數據。二次儀表一方麵用於顯示測量時間、總計數、單道計數、能量分辨率、標記區域計數等,並根據鈈-239的特征X射線能量,完成在線監測點鈾濃度的分析,在顯示區域可進行測量濃度、濃度趨勢線與譜圖之間自由切換顯示;另一方麵,可遠程控製現場的數字化譜儀,設置工作參數。軟件操作通過鼠標、觸摸屏均可完成。

9.2.4.4 軟件參數

實測譜圖

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