權(quán)利要求

1.鈾礦石的檢測方法，其中，包括：

響應(yīng)于所述鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向所述鈾礦石出射電子束；

獲取所述鈾礦石受所述電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率；以及

根據(jù)所述第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定所述鈾礦石的品位信息，以完成所述鈾礦石的檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述響應(yīng)于所述鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向所述鈾礦石出射電子束之前，包括：

控制傳送帶帶動所述鈾礦石高速運動；

通過光電感應(yīng)器件判斷所述鈾礦石的位置信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述響應(yīng)于所述鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向所述鈾礦石出射電子束中，包括：

控制所述電子加速器以固定出束周期向所述鈾礦石出射電子束。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述電子束的出射能量為5.6MeV～10.55MeV，所述固定出束周期為4ms～100ms。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述獲取所述鈾礦石受所述電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率中，包括：

響應(yīng)于所述電子束的出射，控制光子探測器探測所述鈾礦石受所述電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子，以生成第一計數(shù)率；

響應(yīng)于所述電子束的出射后累計的延遲時間，控制中子探測器探測所述鈾礦石受所述電子束激發(fā)所產(chǎn)生的裂變中子，以生成第二計數(shù)率。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在所述控制光子探測器探測所述鈾礦石受所述電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子中，包括：

在所述電子束出射后的響應(yīng)時間內(nèi)，控制所述光子探測器在累計模式進行散射光子的探測；

其中，所述響應(yīng)時間為5μs以下。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在所述控制中子探測器探測所述鈾礦石受所述電子束激發(fā)所產(chǎn)生的裂變中子中，包括：

響應(yīng)于累計的所述延遲時間，控制所述中子探測器在脈沖模式進行裂變中子的探測；

其中，所述延遲時間為0.1ms～2ms。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述根據(jù)所述第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定所述鈾礦石的品位信息中，包括：

通過所述第一計數(shù)率和第二計數(shù)率獲取所述鈾礦石的檢測因子；

根據(jù)所述檢測因子確定所述鈾礦石的品位信息。

9.一種鈾礦石的檢測裝置，其中，包括：

電子束控制模塊，用于響應(yīng)于所述鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向所述鈾礦石出射電子束；

計數(shù)率獲取模塊，用于獲取所述鈾礦石受所述電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率；以及

品位確定模塊，用于根據(jù)所述第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定所述鈾礦石的品位信息，以完成所述鈾礦石的檢測。

10.一種鈾礦石的檢測系統(tǒng)，用于實現(xiàn)權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，其中，所述鈾礦石設(shè)置于傳送屏蔽腔中，包括：

電子加速器，對應(yīng)于傳送屏蔽腔的入射孔設(shè)置，用于將出射電子束經(jīng)過所述入射孔照射到所述鈾礦石上，以產(chǎn)生散射光子和裂變中子；

光子探測器，對應(yīng)于所述傳送屏蔽腔的第一出射孔設(shè)置，用于探測所述傳送屏蔽腔中逸出的散射光子；以及

中子探測器，對應(yīng)于所述傳送屏蔽腔的第二出射孔設(shè)置，用于探測所述傳送屏蔽腔中逸出的裂變中子。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述電子加速器的出射口設(shè)置薄窗，所述薄窗用于避免在所述電子束在接觸所述鈾礦石之前產(chǎn)生X射線。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述薄窗與所述傳送屏蔽腔的入射孔之間具有預(yù)設(shè)間距，所述預(yù)設(shè)間距用于滿足所述電子束的電子飛行距離。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述入射孔的直徑為5cm以下，所述電子飛行距離為20cm～100cm。

14.一種電子設(shè)備，其中，包括：

一個或多個處理器；

存儲器，用于存儲一個或多個程序，

其中，當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法。

15.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機可執(zhí)行指令，其中，所述指令在被執(zhí)行時用于實現(xiàn)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及核技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鈾礦石的檢測方法、鈾礦石的檢測裝置、鈾礦石的檢測系統(tǒng)、電子設(shè)備及計算機可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

鈾元素是核工業(yè)最關(guān)心的元素。天然鈾元素中有0.7％的235U，其在發(fā)生裂變時能夠放出巨大的能量，從而構(gòu)成反應(yīng)堆、核武器釋放能量的來源。為了開展對235U的利用，至少需要兩個步驟來得到235U：(1)對鈾礦石進行采礦；(2)從鈾元素中分離235U。其中，鈾分離技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但對于礦石的品位進行分析，檢測富含鈾元素的礦石(即鈾礦石)以實現(xiàn)鈾礦石分選，則是目前技術(shù)仍需大力發(fā)展的領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為解決現(xiàn)有技術(shù)中在針對鈾礦石的品位分選過程中所存在的技術(shù)問題中至少之一，本公開提供了一種鈾礦石的檢測方法、鈾礦石的檢測裝置、鈾礦石的檢測系統(tǒng)、電子設(shè)備及計算機可讀存儲介質(zhì)。

(二)技術(shù)方案

本公開的一個方面提供了一種鈾礦石的檢測方法，其中，包括：響應(yīng)于鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向鈾礦石出射電子束；獲取鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率；以及根據(jù)第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定鈾礦石的品位信息，以完成鈾礦石的檢測。

根據(jù)本公開的實施例，在響應(yīng)于鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向鈾礦石出射電子束之前，包括：控制傳送帶帶動鈾礦石高速運動；通過光電感應(yīng)器件判斷鈾礦石的位置信息。

根據(jù)本公開的實施例，在響應(yīng)于鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向鈾礦石出射電子束中，包括：控制電子加速器以固定出束周期向鈾礦石出射電子束；

根據(jù)本公開的實施例，電子束的出射能量為5.6MeV～10.55MeV，固定出束周期為4ms～100ms。

根據(jù)本公開的實施例，在獲取鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率中，包括：響應(yīng)于電子束的出射，控制光子探測器探測鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子，以生成第一計數(shù)率；響應(yīng)于電子束的出射后累計的延遲時間，控制中子探測器探測鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的裂變中子，以生成第二計數(shù)率。

根據(jù)本公開的實施例，在控制光子探測器探測鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子中，包括：在電子束出射后的響應(yīng)時間內(nèi)，控制光子探測器在累計模式進行散射光子的探測；其中，響應(yīng)時間為5μs以下。

根據(jù)本公開的實施例，在控制中子探測器探測鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的裂變中子中，包括：響應(yīng)于累計的延遲時間，控制中子探測器在脈沖模式進行裂變中子的探測；其中，延遲時間為0.1ms～2ms。

根據(jù)本公開的實施例，在根據(jù)第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定鈾礦石的品位信息中，包括：通過第一計數(shù)率和第二計數(shù)率獲取鈾礦石的檢測因子；根據(jù)檢測因子確定鈾礦石的品位信息。

本公開的另一個方面提供了一種鈾礦石的檢測裝置，其中，包括電子束控制模塊、計數(shù)率獲取模塊和品位確定模塊。電子束控制模塊用于響應(yīng)于鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向鈾礦石出射電子束；計數(shù)率獲取模塊用于獲取鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率；以及品位確定模塊用于根據(jù)第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定鈾礦石的品位信息，以完成鈾礦石的檢測。

本公開的另一個方面提供了一種鈾礦石的檢測系統(tǒng)，用于實現(xiàn)上述的方法，其中，鈾礦石設(shè)置于傳送屏蔽腔中，包括電子加速器、光子探測器和中子探測器。電子加速器對應(yīng)于傳送屏蔽腔的入射孔設(shè)置，用于將出射電子束經(jīng)過入射孔照射到鈾礦石上，以產(chǎn)生散射光子和裂變中子；光子探測器對應(yīng)于傳送屏蔽腔的第一出射孔設(shè)置，用于探測傳送屏蔽腔中逸出的散射光子；以及中子探測器對應(yīng)于傳送屏蔽腔的第二出射孔設(shè)置，用于探測傳送屏蔽腔中逸出的裂變中子。

根據(jù)本公開的實施例，電子加速器的出射口設(shè)置薄窗，薄窗用于避免在電子束在接觸鈾礦石之前產(chǎn)生X射線。

根據(jù)本公開的實施例，薄窗與傳送屏蔽腔的入射孔之間具有預(yù)設(shè)間距，預(yù)設(shè)間距用于滿足電子束的電子飛行距離。

根據(jù)本公開的實施例，入射孔的直徑為5cm以下，電子飛行距離為20cm～100cm。

根據(jù)本公開的實施例，光子探測器為氣體探測器、閃爍探測器等中的至少一種，中子探測器為3He探測器、10BF3探測器等熱中子探測器中的至少一種。

本公開的另一個方面提供了一種電子設(shè)備，其中，包括一個或多個處理器和存儲器；存儲器用于存儲一個或多個程序，其中，當(dāng)一個或多個程序被一個或多個處理器執(zhí)行時，使得一個或多個處理器實現(xiàn)上述的方法。

本公開的另一個方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機可執(zhí)行指令，其中，該指令在被執(zhí)行時用于實現(xiàn)上述的方法。

(三)有益效果

本公開提供了一種鈾礦石的檢測方法，其中包括：響應(yīng)于鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向鈾礦石出射電子束；獲取鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率；以及根據(jù)第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定鈾礦石的品位信息，以完成鈾礦石的檢測。因此，本公開的方法可以在不設(shè)置電子轉(zhuǎn)換靶的情況下，通過對激發(fā)的光子和中子信號的關(guān)系實現(xiàn)對鈾礦石的品位分析，從而避免了其他放射性核素的干擾，有效地對高品位鈾礦石進行更為精確的篩選，極大地提高了篩選效率。此外，本公開還提供了一種鈾礦石的檢測裝置、鈾礦石的檢測系統(tǒng)、電子設(shè)備及計算機可讀存儲介質(zhì)。

附圖說明

圖1示意性示出了根據(jù)本公開實施例的鈾礦石的檢測方法的流程圖；

圖2示意性示出了根據(jù)本公開實施例的鈾礦石的檢測方法的原理圖；

圖3示意性示出了根據(jù)本公開實施例的鈾礦石的檢測方法中關(guān)于電子脈沖、散射光子和裂變中子的測量時序圖；

圖4示意性示出了根據(jù)本公開實施例的鈾礦石的檢測方法中鈾元素的裂變中子產(chǎn)生截面；

圖5示意性示出了根據(jù)本公開實施例的鈾礦石的檢測裝置的組成圖；

圖6意性示出了根據(jù)本公開實施例的鈾礦石的檢測系統(tǒng)的構(gòu)成圖；

圖7性示出了根據(jù)本公開實施例的應(yīng)用上述鈾礦石的檢測方法的電子設(shè)備的組成圖。

具體實施方式

為使本公開的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本公開進一步詳細說明。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進行詳細說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進行簡單地更改或替換。

還需要說明的是，實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本公開的保護范圍。貫穿附圖，相同的元素由相同或相近的附圖標(biāo)記來表示。在可能導(dǎo)致對本公開的理解造成混淆時，將省略常規(guī)結(jié)構(gòu)或構(gòu)造。

并且圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實大小和比例，而僅示意本公開實施例的內(nèi)容。另外，在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。

再者，單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。

說明書與權(quán)利要求中所使用的序數(shù)例如“第一”、“第二”、“第三”等的用詞，以修飾相應(yīng)的元件，其本身并不意味著該元件有任何的序數(shù)，也不代表某一元件與另一元件的順序或是制造方法上的順序，這些序數(shù)的使用僅用來使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚區(qū)分。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對實施例中的設(shè)備中的模塊進行自適應(yīng)性地改變并且把他們設(shè)置在與該實施例不同的一個或多個設(shè)備中?？梢园褜嵤├械哪K或單元或組件組合成一個模塊或單元或組件，以及此外可以把他們分成多個子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個特征可以由提供相同、等同或相似目的的代替特征來代替。并且，在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬件項來具體體現(xiàn)。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本公開并幫助理解各個公開方面的一個或多個，在上面對本公開的示例性實施例的描述中，本公開的各個特征有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護的本公開要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，公開方面在于少于前面公開的單個實施例的所有特征。因此，遵循具體實施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實施方式，其中每個權(quán)利要求本身都作為本公開的單獨實施例。

目前，傳統(tǒng)技術(shù)是測量礦石的劑量率，通過劑量率來對礦石的品位進行分析。由于一般的劑量率儀測量的是α、β和γ射線，對中子射線的效率較低(并且，鈾元素自身的中子比產(chǎn)額也不高)。因此，此類方法就難免受到其它α、β、γ放射性核素的干擾，無法有效地對礦石中是否含有足夠高品位的鈾元素進行評價。而且，傳統(tǒng)的礦石質(zhì)量的檢測是基于軔致輻射的原理實現(xiàn)，因而需要電子靶將加速器產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)換為軔致輻射，這也會造成檢測系統(tǒng)的復(fù)雜性以及檢測成本的居高不下。

為解決現(xiàn)有技術(shù)中在針對鈾礦石的品位分選過程中所存在的技術(shù)問題中至少之一，本公開提供了一種鈾礦石的檢測方法、鈾礦石的檢測裝置、鈾礦石的檢測系統(tǒng)、電子設(shè)備及計算機可讀存儲介質(zhì)。

如圖1所示，本公開的一個方面提供了一種鈾礦石的檢測方法，其中，包括步驟S101-S103。

在步驟S101中，響應(yīng)于鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向鈾礦石出射電子束；

在步驟S102中，獲取鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率；以及

在步驟S103中，根據(jù)第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定鈾礦石的品位信息，以完成鈾礦石的檢測。

鈾礦石一般通過傳送帶傳送至密封腔中，在密封腔中可以實現(xiàn)對鈾礦石的品位檢測。由于密封腔用于輻射屏蔽，可以為一具有特定長度的筒形或管形的密封結(jié)構(gòu)。為此，可以通過光電感應(yīng)器件對鈾礦石所處的密封腔的具體位置進行判斷，以獲取其相對于傳送密封腔的位置信息。

在確定該位置信息之后，可以直接觸發(fā)電子加速器發(fā)射高能電子束，以確保電子束準確地轟擊到所檢測位置信息對應(yīng)的待檢測的鈾礦石上。

如圖2所示，電子束在打到待檢測礦石上后，首先會和礦石原子的庫侖場發(fā)生反應(yīng)制造一個前沖性的光子。該光子在礦石中繼續(xù)運動時，會有礦石原子發(fā)生兩種反應(yīng)，即如圖2所示情況1和情況2。在情況1中，產(chǎn)生的是與原子散射之后的散射光子p，在情況2中產(chǎn)生的是與原子核反應(yīng)之后的裂變中子n(如果有鈾元素存在的話)。由于光子與原子產(chǎn)生散射光子的截面σp和光子與原子核產(chǎn)生裂變中子的截面σn分別滿足：

其中，wi是礦石中除了鈾之外各元素的數(shù)量占比，σp，i和σn，i是它們對應(yīng)的散射光子和裂變中子產(chǎn)生截面。wU是鈾元素的數(shù)量占比，σp，U和σn，U是鈾(U)的散射光子和裂變中子截面。

由于在天然礦物中，一般的元素不具備產(chǎn)生裂變中子的能力，即σn，i＝0，因此，通過預(yù)設(shè)因子f可以滿足：

當(dāng)電子加速器的能量恒定，礦石的種類在一段時間內(nèi)沒有發(fā)生顯著變化時，σp，i、σp，U和σn，U均為某確定值。

因此，可以進一步使得上述公式(3)轉(zhuǎn)換為：

其中，Rp/n，i為除U外其它核素的散射光子與中子產(chǎn)生截面之比，Rp/n，U為U的散射光子與中子產(chǎn)生截面之比。

顯然，上述公式(4)中的Rp/n，i和Rp/n，U都是可以經(jīng)過標(biāo)定得到的，具體標(biāo)定可以預(yù)先測量一系列鈾含量已知的樣品，然后通過如下式(5)所示的斜率和截距進行擬合實現(xiàn)。因此，f因子就僅僅由wi/wU決定，對通過一批次的礦石來說，除了鈾之外的各元素的含量是相對穩(wěn)定的，則預(yù)設(shè)因子f的大小僅由wU決定，并存在如下線性關(guān)系：

因此，通過測量預(yù)設(shè)因子f，便可以知道鈾礦石的品位wU。

可見，上述公式(5)中并未涉及鈾礦石的形狀和尺寸。因此，利用本公開實施例的上述技術(shù)方案來分析鈾礦石品位時，可免于受到礦石形狀和尺寸的影響，更容易實現(xiàn)對每個具體礦石的一對一精確測量。

此外，在公式(3)中，預(yù)設(shè)因子f是光子截面σp和中子截面σn的比值，很顯然，對光子截面σp和中子截面σn進行直接測量并不容易，在工程實現(xiàn)上這也沒有必要。

因此，在本公開的實施例中，對f的測量是通過兩個探測器來實現(xiàn)的，即散射光子探測器和中子探測器。探測電子激發(fā)鈾礦石后產(chǎn)生的不同種類射線的計數(shù)率，其中光子探測器所探測的散射光子的第一計數(shù)率正比于光子截面σp，中子探測器所探測的裂變中子的第二計數(shù)率正比于中子截面σn。因此，盡管每種探測器都存在未知的絕對探測效率，但是兩種探測器的對光子和中子絕對探測效率的比值仍然是可以通過測量各自的計數(shù)率來校正的，因此公式(5)中的線性關(guān)系仍然能夠得到保證。其中，依據(jù)公式(3)可知，只要預(yù)設(shè)因子f與兩個探測器得到的計數(shù)率比值成正比。

因此，通過第一計數(shù)率和第二計數(shù)率可以確定預(yù)設(shè)因子f，進而可以確定鈾礦石品位wU，從而完成鈾礦石的檢測，實現(xiàn)對不同品位鈾礦石的篩選。

如圖3所示實際的電子脈沖、散射光子和裂變中子的測量時序，在本公開的實施例中，如圖3的(a)-(c)所示，當(dāng)電子加速器以4ms～100ms的出束周期進行工作，在每個出束周期內(nèi)，散射光子在出束后的5μs內(nèi)進行測量。其中，5μs這個數(shù)一般可以根據(jù)實際的加速器脈沖寬度來決定，如加速器輸出的電子脈沖在礦石中持續(xù)多久(脈沖寬度)即測量多久。此外，由于光子計數(shù)率極高，探測器無法逐一分辨每個光子，使得本公開實施例散射光子探測器的工作模式是由客觀事實(光子計數(shù)率高)決定工作在累計模式，即探測器輸出信號大小與光子計數(shù)率成正比的模式。對于中子探測器而言，由于裂變中子的計數(shù)率相對較低，決定中子探測器可以工作在脈沖模式，使得其可以記錄每個中子的能量及到達時刻。

因此，依據(jù)本公開的實施例，可以在不設(shè)置電子轉(zhuǎn)換靶，直接讓電子束轟擊鈾礦石，同時激發(fā)并測量其所產(chǎn)生的的散射光子和裂變中子信號，根據(jù)計算得到中子信號和散射光子信號的比值，實現(xiàn)對鈾礦石品位的分析。

具體地，本公開實施例的檢測方法可以實現(xiàn)對傳送帶上每個鈾礦石的逐個分析，可分析的鈾礦石品位可低于0.1％(小于該值不具備經(jīng)濟價值)，以滿足相關(guān)企業(yè)的在線分析需求。

因此，本公開的方法可以在不設(shè)置電子轉(zhuǎn)換靶的情況下，通過對激發(fā)的光子和中子信號的關(guān)系實現(xiàn)對鈾礦石的品位分析，從而避免了其他放射性核素的干擾，有效地對高品位鈾礦石進行更為精確的篩選，極大地提高了篩選效率。

根據(jù)本公開的實施例，在步驟S101中響應(yīng)于鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向鈾礦石出射電子束之前，包括：控制傳送帶帶動鈾礦石高速運動；通過光電感應(yīng)器件判斷鈾礦石的位置信息。

當(dāng)待檢測的鈾礦石被轉(zhuǎn)移至傳送帶上時，傳動帶受驅(qū)動力作用，會帶動鈾礦石在傳送密封腔中進行高速運動。光電感應(yīng)器件可以對應(yīng)傳送帶上方安裝于傳送密封腔內(nèi)壁或傳送密封腔之外。借助光電感應(yīng)器件可以實現(xiàn)對傳送密封腔中高速運動的鈾礦石的位置進行精確判斷。

根據(jù)本公開的實施例，在步驟S101響應(yīng)于鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向鈾礦石出射電子束中，包括：控制電子加速器以固定出束周期向鈾礦石出射電子束；

電子加速器可以出射高能電子束，具體地，出射電子束的循環(huán)時間周期一般固定，借此固定出束周期進行周期性電子束出射。

根據(jù)本公開的實施例，電子束的出射能量為5.6MeV～10.55MeV，固定出束周期為4ms～100ms。

如圖4所示在電子束激發(fā)下鈾元素的中子所產(chǎn)生的中子截面σn，可見，電子的能量要超過5.6MeV才會有可觀的中子產(chǎn)生能力。此外，隨著電子能量的提高，截面會逐漸增大，分析靈敏度會越來越高。

因此，原則上雖是能夠讓電子e的能量大些為好，但是考慮到空氣中的14N會被高能量電子e活化，從而導(dǎo)致輻射防護安全問題，所以電子的能量也不宜過高，一般應(yīng)選擇小于10.55MeV。即本公開實施例所選取的電子就加速器的能量為[5.6MeV，10.55MeV]。

此外，參照前述如圖3所示的測量時序圖，為更好的使得第一計數(shù)率和第二計數(shù)率的測量結(jié)果更為準確，一般可以選擇固定出束周期為4ms～100ms。

根據(jù)本公開的實施例，在步驟S102獲取鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率中，包括：響應(yīng)于電子束的出射，控制光子探測器探測鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子，以生成第一計數(shù)率；響應(yīng)于電子束的出射后累計的延遲時間，控制中子探測器探測鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的裂變中子，以生成第二計數(shù)率。

電子束在出射之后，會生成相應(yīng)的控制指令，該控制指令被執(zhí)行時用于控制光子探測器探測散射光子信號，以生成受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的鈾礦石的散射光子的第一計數(shù)率。然而，為躲避X射線脈沖對中子探測器的干擾，同時避免環(huán)境中其它低閾能材料產(chǎn)生的光中子干擾，中子探測器在電子加速器出射電子束的之后的一段時間是不工作的，該段時間即為累計的延遲時間。在該延遲時間段滿足之后，中子探測器所測量到的一般就只剩下裂變材料所產(chǎn)生的中子，從而保證了中子探測準確性。具體地，上述延遲時間滿足之后會生成另一控制指令，以被執(zhí)行時用于中子探測器探測裂變中子信號，以生成受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的鈾礦石的裂變中子的第二計數(shù)率。

借此，可以使得第一計數(shù)率和第二計數(shù)率的測量結(jié)果更為準確。

根據(jù)本公開的實施例，在上述控制光子探測器探測鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子中，包括：在電子束出射后的響應(yīng)時間內(nèi)，控制光子探測器在累計模式進行散射光子的探測；其中，響應(yīng)時間為5μs以下。

如前述所言，由于光子計數(shù)率極高，探測器無法逐一分辨每個光子，使得本公開實施例散射光子探測器的工作模式是由客觀事實(光子計數(shù)率高)決定工作在累計模式，即探測器輸出信號大小與光子計數(shù)率成正比的模式。而且，在每個出束周期內(nèi)，散射光子一般在出束后的5μs內(nèi)進行測量。其中，5μs這個數(shù)一般可以根據(jù)實際的加速器脈沖寬度來決定，如加速器輸出的電子脈沖在礦石中持續(xù)多久(脈沖寬度)即測量多久。為確保檢測的第一計數(shù)率的準確性，同時節(jié)約檢測時間，一般該響應(yīng)時間為5μs以下。

根據(jù)本公開的實施例，在上述控制中子探測器探測鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的裂變中子中，包括：響應(yīng)于累計的延遲時間，控制中子探測器在脈沖模式進行裂變中子的探測；其中，延遲時間為0.1ms～2ms。

對于中子探測器而言，由于裂變中子的計數(shù)率相對較低，決定中子探測器可以工作在脈沖模式，使得其可以記錄每個中子的能量及到達時刻。此外，中子探測器在電子加速器出射電子束的之后的一段時間是不工作的，該段累計的延遲時間可以為0.1ms～2ms，以躲避X射線脈沖的干擾以及其它低閾能材料產(chǎn)生的光中子干擾等。因此，使得本公開實施例的第二計數(shù)率的探測結(jié)果更為精確。

根據(jù)本公開的實施例，在步驟S103根據(jù)第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定鈾礦石的品位信息中，包括：通過第一計數(shù)率和第二計數(shù)率獲取鈾礦石的檢測因子；根據(jù)檢測因子確定鈾礦石的品位信息。

通過第一計數(shù)率和第二計數(shù)率可以確定預(yù)設(shè)因子f，進而可以確定鈾礦石品位wU，從而完成鈾礦石的檢測，實現(xiàn)對不同品位鈾礦石的篩選。其中，上述的預(yù)設(shè)因子f即為本公開實施例中的檢測因子，在此不作贅述。

需要說明的是，鈾元素的含量可以是通過測量中子而達成，結(jié)合上光子計數(shù)率可以獲得鈾品位信息。因此，避免了其它放射性α、β、γ等因素的干擾。

因此，可見，根據(jù)本公開實施例中的鈾礦石檢測方法，可以至少達到如下技術(shù)效果：

(1)利用能量在[5.6MeV，10.55MeV]范圍的電子加速器，不設(shè)置電子轉(zhuǎn)換靶，直接讓電子照射礦石，同時激發(fā)光子和中子信號，通過分析二者的關(guān)系來對鈾礦石的品位進行分析，從而避免環(huán)境射線等因素的影響，確保檢測數(shù)據(jù)準確性。

(2)同時設(shè)置兩種探測器，散射光子探測器工作在累計模式，中子探測器工作在脈沖模式。光子探測器在加速器出束的同時即開始工作，工作的典型時長可以為電子的脈寬。中子探測器在加速器出束后一段時間再開始工作，延遲時間為[0.1ms～2ms]，測量時間延續(xù)到下一個電子脈沖開始。因此，可以進一步避免環(huán)境因素等輻射影響對探測數(shù)據(jù)的干擾，保證數(shù)據(jù)準確性。

如圖5所示，本公開的另一個方面提供了一種鈾礦石的檢測裝置500，其中，包括電子束控制模塊510、計數(shù)率獲取模塊520和品位確定模塊530。電子束控制模塊510用于響應(yīng)于鈾礦石的位置信息，控制電子加速器向鈾礦石出射電子束；計數(shù)率獲取模塊520用于獲取鈾礦石受電子束激發(fā)所產(chǎn)生的散射光子的第一計數(shù)率和裂變中子的第二計數(shù)率；以及品位確定模塊530用于根據(jù)第一計數(shù)率和第二計數(shù)率確定鈾礦石的品位信息，以完成鈾礦石的檢測。

需要說明的是，圖5所示鈾礦石的檢測裝置500部分的實施例方式與前述鈾礦石的檢測方法部分的實施例方式對應(yīng)類似，并且所達到的技術(shù)效果也對應(yīng)類似，在此不再贅述。

如圖6所示，本公開的另一個方面提供了一種鈾礦石的檢測系統(tǒng)600，用于實現(xiàn)上述的方法，其中，鈾礦石設(shè)置于傳送屏蔽腔641中，包括電子加速器610、光子探測器620和中子探測器630。電子加速器610對應(yīng)于傳送屏蔽腔640的入射孔k1設(shè)置，用于將出射電子束E經(jīng)過入射孔k1照射到鈾礦石上，以產(chǎn)生散射光子p和裂變中子n；光子探測器620對應(yīng)于傳送屏蔽腔640的第一出射孔k2設(shè)置，用于探測傳送屏蔽腔640中逸出的散射光子p；以及中子探測器630對應(yīng)于傳送屏蔽腔640的第二出射孔設(shè)置，用于探測傳送屏蔽腔640中逸出的裂變中子。

高能電子加速器610產(chǎn)生高能電子，與傳統(tǒng)加速器不同的是，電子加速器無需提供韌致輻射而不設(shè)置電子靶，從而進一步簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，節(jié)約成本。

根據(jù)本公開的實施例，電子加速器610的出射口k0設(shè)置薄窗611，薄窗611用于避免在電子束E在接觸鈾礦石之前產(chǎn)生X射線。

在電子加速器610的電子束E的傳輸路徑末端設(shè)置一可讓電子穿透、厚度很薄的窗層作為薄窗611，該薄窗611在滿足加速器真空的前提下，應(yīng)該盡可能的薄(例如50μm的鈦片或10μm或左右的金剛石片)，以避免在電子接觸礦石之前就產(chǎn)生X射線，減少不必要的射線本底。

根據(jù)本公開的實施例，薄窗611與傳送屏蔽腔640的入射孔k1之間具有預(yù)設(shè)間距d，預(yù)設(shè)間距d用于滿足電子束E的電子飛行距離。

根據(jù)本公開的實施例，入射孔k1的直徑為5cm以下，電子飛行距離d為20cm～100cm。

電子e在離開加速器之后，可以飛行一段距離d再接觸礦石，電子e飛行距離d從20cm到100cm均可，在滿足屏蔽和機械安裝的前提下，可盡可能的小。具體地，該電子飛行距離d需要滿足加速器出束口與屏蔽結(jié)構(gòu)、機械、礦石等不產(chǎn)生干涉。太小的距離(如10cm)可能難以滿足這個要求，此外20-100cm的飛行距離已經(jīng)足以使得本公開實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對現(xiàn)有技術(shù)中具有電子靶的測量裝置更加緊湊。

根據(jù)本公開的實施例，光子探測器620為氣體探測器、閃爍探測器等中的至少一種，中子探測器630為3He探測器、10BF3探測器等熱中子探測器中的至少一種。

需要說明的是，如圖6所示，傳送帶642和礦石由一個鉛屏蔽結(jié)構(gòu)641包圍，同時形成傳送屏蔽腔640，以減少檢測過程中的X射線和γ射線對環(huán)境劑量率的影響。在鉛屏蔽結(jié)構(gòu)641的上方對應(yīng)開孔k0出射電子束E的位置，開一個圓柱形的孔作為入射孔k1，以便電子e從該入射孔k1入射后照射到礦石上。由于電子束一般為錐束，過大孔徑或其他形狀會造成照射野擴大，造成高能電子e照射到傳送屏蔽腔中其他非礦石的材料從而影響探測，該孔k1的孔徑滿足電子入射即可，不宜過大，通常可以讓直徑小于5cm。

此外，在鉛屏蔽結(jié)構(gòu)641的一側(cè)對應(yīng)光子探測器620的位置，開設(shè)另一個圓柱形的第一出射孔k2作為光子出射孔，以便光子p從該第一出射孔k2入射后照射到光子探測器620上，實現(xiàn)第一計數(shù)率的探測。其中，為防止環(huán)境射線因素影響，在光子探測器620周圍設(shè)置一屏蔽層621，保證第一計數(shù)率的探測準確性。

進一步地，在鉛屏蔽結(jié)構(gòu)641的另一側(cè)對應(yīng)中子探測器630的位置，開設(shè)另一第二出射孔作為中子出射孔，以便于中子n從該第二出射孔入射后照射到中子探測器630上，實現(xiàn)第二計數(shù)率的探測。其中，為防止環(huán)境射線因素影響，在中子探測器630周圍設(shè)置有鉛屏蔽層631、中子吸收體632和中子慢化體633，以保證第二計數(shù)率的探測準確性。

如圖7所示本公開實施例的電子設(shè)備的框圖。其中，圖7示出的電子設(shè)備僅僅是一個示例，不應(yīng)對本公開實施例的功能和使用范圍帶來任何限制。

本公開的另一方面提供了一種電子設(shè)備，包括一個或多個處理器和存儲器；存儲器用于存儲一個或多個程序，其中，當(dāng)上述一個或多個程序被上述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得上述一個或多個處理器實現(xiàn)本公開實施例的方法。

如圖7所示，根據(jù)本公開實施例的計算機系統(tǒng)700包括處理器701，其可以根據(jù)存儲在只讀存儲器(ROM)702中的程序或者從存儲部分708加載到隨機訪問存儲器(RAM)703中的程序而執(zhí)行各種適當(dāng)?shù)膭幼骱吞幚?。處理?01例如可以包括通用微處理器(例如CPU)、指令集處理器和/或相關(guān)芯片組和/或?qū)Ｓ梦⑻幚砥?例如，專用集成電路(ASIC))，等等。處理器701還可以包括用于緩存用途的板載存儲器。處理器701可以包括用于執(zhí)行根據(jù)本公開實施例的方法流程的不同動作的單一處理單元或者是多個處理單元。

在RAM 703中，存儲有系統(tǒng)700操作所需的各種程序和數(shù)據(jù)。處理器701、ROM 702以及RAM 703通過總線704彼此相連。處理器701通過執(zhí)行ROM 702和/或RAM 703中的程序來執(zhí)行根據(jù)本公開實施例的方法流程的各種操作。需要注意，所述程序也可以存儲在除ROM 702和RAM 703以外的一個或多個存儲器中。處理器701也可以通過執(zhí)行存儲在所述一個或多個存儲器中的程序來執(zhí)行根據(jù)本公開實施例的方法流程的各種操作。

根據(jù)本公開的實施例，系統(tǒng)700還可以包括輸入/輸出(I/O)接口705，輸入/輸出(I/O)接口705也連接至總線704。系統(tǒng)700還可以包括連接至I/O接口705的以下部件中的一項或多項：包括鍵盤、鼠標(biāo)等的輸入部分706；包括諸如陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)等以及揚聲器等的輸出部分707；包括硬盤等的存儲部分708；以及包括諸如LAN卡、調(diào)制解調(diào)器等的網(wǎng)絡(luò)接口卡的通信部分709。通信部分709經(jīng)由諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行通信處理。驅(qū)動器710也根據(jù)需要連接至I/O接口708?？刹鹦督橘|(zhì)711，諸如磁盤、光盤、磁光盤、半導(dǎo)體存儲器等等，根據(jù)需要安裝在驅(qū)動器710上，以便于從其上讀出的計算機程序根據(jù)需要被安裝入存儲部分708。

根據(jù)本公開的實施例，根據(jù)本公開實施例的方法流程可以被實現(xiàn)為計算機軟件程序。例如，本公開的實施例包括一種計算機程序產(chǎn)品，其包括承載在計算機可讀存儲介質(zhì)上的計算機程序，該計算機程序包含用于執(zhí)行流程圖所示的方法的程序代碼。在這樣的實施例中，該計算機程序可以通過通信部分709從網(wǎng)絡(luò)上被下載和安裝，和/或從可拆卸介質(zhì)711被安裝。在該計算機程序被處理器701執(zhí)行時，執(zhí)行本公開實施例的系統(tǒng)中限定的上述功能。根據(jù)本公開的實施例，上文描述的系統(tǒng)、設(shè)備、裝置、模塊、單元等可以通過計算機程序模塊來實現(xiàn)。

根據(jù)本公開的實施例，電子束控制模塊510、計數(shù)率獲取模塊520和品位確定模塊530中的至少一個可以實現(xiàn)為參考圖7描述的計算機程序模塊，其在被處理器執(zhí)行時，可以實現(xiàn)上面描述鈾礦石的檢測方法的相應(yīng)操作。

本公開的另一方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機可執(zhí)行指令，上述指令在被執(zhí)行時用于實現(xiàn)本公開實施例的方法。

具體地，該計算機可讀存儲介質(zhì)可以是上述實施例中描述的設(shè)備/裝置/系統(tǒng)中所包含的；也可以是單獨存在，而未裝配入該設(shè)備/裝置/系統(tǒng)中。

上述計算機可讀存儲介質(zhì)承載有一個或者多個程序，當(dāng)上述一個或者多個程序被執(zhí)行時，實現(xiàn)根據(jù)本公開實施例的鈾礦石的檢測方法。

或者，該計算機可讀存儲介質(zhì)可以是上述實施例中描述的設(shè)備/裝置/系統(tǒng)中所包含的；也可以是單獨存在，而未裝配入該設(shè)備/裝置/系統(tǒng)中。

上述計算機可讀存儲介質(zhì)承載有一個或者多個程序，當(dāng)上述一個或者多個程序被執(zhí)行時，實現(xiàn)根據(jù)本公開實施例的鈾礦石的檢測方法。

本公開的另一方面提供了一種計算機程序，上述計算機程序包括計算機可執(zhí)行指令，上述指令在被執(zhí)行時用于實現(xiàn)本公開實施例鈾礦石的檢測方法。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本公開實施例進行了詳細描述。

附圖中的流程圖和框圖，圖示了按照本公開各種實施例的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段、或代碼的一部分，上述模塊、程序段、或代碼的一部分包含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實現(xiàn)中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個接連地表示的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖或流程圖中的每個方框、以及框圖或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或操作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，盡管已經(jīng)參照本公開的特定示例性實施例示出并描述了本公開，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不背離所附權(quán)利要求及其等同物限定的本公開的精神和范圍的情況下，可以對本公開進行形式和細節(jié)上的多種改變。因此，本公開的范圍不應(yīng)該限于上述實施例，而是應(yīng)該不僅由所附權(quán)利要求來進行確定，還由所附權(quán)利要求的等同物來進行限定。

以上所述的具體實施例，對本公開的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本公開的具體實施例而已，并不用于限制本公開，凡在本公開的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本公開的保護范圍之內(nèi)。