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周先生

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LMX-3000γ在线分析系统

该系统用于实时测定乏燃料后处理厂中在线监测点的铀浓度及Σγ测量。系统包括三个部分,探测器、数字化谱仪、二次仪表。

在实时监测中,探测器放置在壁龛内(红区),数字化谱仪放置在现场(橙区),二次仪表放置在主控室(白区)。探测器进行实时探测,将核信号发送给数字化谱仪,数字化谱仪进行实时核信号处理,并将谱数据发送给二次仪表。二次仪表显示浓度、活度、谱图、趋势图、进行报警、数据存储、电磁阀远程控制以及参数远程设置等。下面分别对探测器、数字化谱仪、二次仪表进行说明。

γ在线分析系统仪器性能参数

探测器

探测器部分包括NaI探头、光电倍增管、前置放大电路。NaI探测器对γ射线进行探测,输出信号至光电倍增管,完成光信号-电信号的转换后,再由光电倍增管输出电脉冲信号至前置放大器。对核脉冲信号进行调理后,前置放大器输出信号至主放大器。光电倍增管外部采用磁屏蔽,以提高抗电磁干扰的性能。

数字化谱仪

数字化谱仪主要包括模拟、数字两大部分以及外围电源电路。其中,模拟部分主要包括主放大器和脉冲成形电路;数字部分包括ADC、增益控制、偏置调节、高压控制模块DAC(HV)、FPGA模块电路以及ARM模块。

前置放大器输出信号由主放大器和成形电路处理后,得到最佳信噪比核信号,经20MHz 高速ADC采样后,送入FPGA模块进行数字梯形成形、基线恢复、堆积脉冲识别与分离、幅度甄别以及死时间矫正等处理,最后完成幅度甄别得到测量谱线。FPGA与ARM间通过SPI总线实现通信,将数据传送至ARM模块。数字化谱仪与二次仪表连接,为保证ARM模块与二次仪表之间能进行有效地远距离通信,设计使用CAN总线进行数据的远距离传输,同时设计CAN-USB模块。即ARM模块通过CAN总线收发数据,二次仪表通过USB2.0收发数据,CAN-USB模块负责两种通信协议间的转换。ARM模块除传输谱数据外,还能接受二次仪表控制命令,如对探测器高压、主放大器增益、偏置以及测量时间等进行控制。

二次仪表

采用无风扇工业级一体化计算机,支持触摸操作,安装Windows 7操作系统。操作软件设计为可视化操作界面,通过USB2.0收发数据。二次仪表一方面用于显示测量时间、总计数、单道计数、能量分辨率、标记区域计数等,并完成在线监测点的铀浓度及Σγ的分析,在显示区域可进行测量浓度、浓度趋势线与谱图之间自由切换显示;另一方面,可远程控制现场的数字化谱仪,设置工作参数。软件操作通过鼠标、触摸屏均可完成。

软件参数

软件界面主要显示测量时间、总计数、单道计数、能量分辨率、标记区域计数等,并在测量中,可实现测量浓度、测量活度、趋势线与谱图之间自由地切换显示。设置好测量参数(偏置、增益等),使用Am-241源进行γ吸收实验,图9-8所示为测量结果

实测谱图

LMX-3000X 钚在线分析系统

该系统用于实时测定乏燃料后处理厂中在线监测点的钚浓度。系统包括三个部分,探测器、数字化谱仪、二次仪表。

钚在线系统仪器性能参数
探测器

探测器部分主要包括Amptek公司推出的FAST_SDD半导体探测器,该探测器集成了前置放大器。Fast-SDD探测器对在线监测点的所有放射性核素的特征X射线进行探测,并输出脉冲信号至前置放大器。前置放大器对脉冲信号进行初步滤波成形等调理后,输出核脉冲信号至主放大器。图9-13所示为Fast-SDD探测器性能参数的测试结果。

9.2.2 数字化谱仪

数字化谱仪主要包括模拟、数字两大部分以及外围电源电路。其中,模拟部分主要包括主放大器和脉冲成形电路;数字部分包括ADC、增益控制、偏置调节、FPGA模块电路以及ARM模块。
前置放大器输出信号由主放大器和成形电路处理后,得到最佳信噪比核信号,经20MHz 高速ADC采样并数字化后,送入FPGA模块进行数字梯形成形、基线恢复、堆积脉冲识别与分离、幅度甄别以及死时间矫正等处理,从而得到测量谱线。FPGA与MCU间通过SPI总线实现通信,将数据传送至ARM模块。数字化谱仪与二次仪表连接,为保证ARM模块与二次仪表之间能进行有效地远距离通信,设计使用CAN总线进行数据的远距离传输,同时设计CAN-USB模块。即ARM模块通过CAN总线收发数据,二次仪表通过USB2.0收发数据,CAN-USB模块负责两种通信协议间的转换。ARM模块除传输谱数据外,还能接受二次仪表控制命令,如对探测器高压、主放大器增益、偏置以及测量时间等进行控制。

9.2.3 二次仪表

采用无风扇工业级一体化计算机,支持触摸操作,安装Windows 7操作系统。操作软件设计为可视化操作界面,通过USB2.0收发数据。二次仪表一方面用于显示测量时间、总计数、单道计数、能量分辨率、标记区域计数等,并根据钚-239的特征X射线能量,完成在线监测点铀浓度的分析,在显示区域可进行测量浓度、浓度趋势线与谱图之间自由切换显示;另一方面,可远程控制现场的数字化谱仪,设置工作参数。软件操作通过鼠标、触摸屏均可完成。

9.2.4.4 软件参数

实测谱图

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