[0001] 本发明涉及乏燃料后处理技术领域，具体涉及一种X射线荧光分析系统。

[0002] X射线荧光光谱法作为一种直接分析方法，可实现铀、镎和钚浓度的同时测量，已经广泛应用于乏燃料后处理工艺中铀和钚的测定，该方法具有无需样品预处理、分析速度快、同时测量多种元素等优点。

[0003] 后处理工艺样品放射性水平高，通常采用气动传输方式将待分析样品瓶从屏蔽箱室传输到自动X射线荧光分析岗位进行微量铀、镎和钚元素的同时快速分析。专利文件CN212693798U中公开了一种自动分析定位系统，通过气动传输管道和位置检测器的设置实现了样品瓶的自动分析，然而，该分析定位系统未考虑到样品瓶的漏液情况，而在漏液状态下继续进行传输时，会导致整个气动传输管道污染，且影响系统的测量精度。

[0064] 下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0065] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0066] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0067] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0068] 本实施例提供的X射线荧光分析系统，主要用于放射性样品中微量铀、镎和钚元素浓度的测定，在分析过程中，对样品瓶的漏液情况进行检测，及时进行处理，避免造成大范围污染。

[0069] 如图1至图3所示，为本实施例提供的X射线荧光分析系统的一种具体实施方式，包括屏蔽室1、检测体2、分析组件、气动传输组件7和控制件8，检测体2设置在所述屏蔽室1内，所述检测体2具有用于容纳样品瓶3的容纳腔4，所述容纳腔4的底部设置有漏液检测件6，所述检测体2上具有分析透视窗5；分析组件设置在所述屏蔽室1内，所述分析组件通过所述分析透视窗5对所述样品瓶3中的待分析样品进行分析测量；气动传输组件7与所述容纳腔4连通，所述气动传输组件7用于将所述样品瓶3送入或送出所述容纳腔4；控制件8分别与所述分析组件、所述漏液检测件6和所述气动传输组件7之间电连接。

[0070] 在样品瓶3进入到容纳腔4后进行分析测量的过程中，漏液检测件6实时检测样品瓶3是否漏液，在检测到漏液时，漏液检测件6将信号传输给控制件8，控制件8控制气动传输组件7停止传输，避免漏液的样品瓶3继续进行后续传输工作，可以及时发现漏液，进行漏液后续处理，避免整个气动传输管道污染。

[0071] 具体地，样品瓶3为放射性样品瓶，内部装有待分析样品，在本实施例中样品瓶3可实现自动分析过程，在气动传输组件7的作用下，将样品瓶3传输至容纳腔4中的指定位置处，然后分析组件通过分析透视窗5对样品瓶进行分析测量，分析测量的数据传输至控制件8中，便于数据反馈。其中，控制件8为控制器。

[0072] 如图1所示，对于屏蔽室1的一种具体实施方式，屏蔽室1的设置用于防止β、γ射线的辐射泄漏，屏蔽室1包括底板37和盖体38，盖体38为底部开口的箱体结构，底板37上与盖体38相对位置处设置凹槽，盖体38的下边缘卡设于凹槽中，屏蔽室1采用“咬合式”的设置，避免射线从任何角度射出，且屏蔽室1为分体结构，便于屏蔽室1的运输和安装；另外，也可以在盖体38和底板37之间设置导轨结构，便于底板37和盖体38的开合，无需人工操作，通过控制自动实现两者之间的开合。底板37上设置有用于与后续回收组件17相对设置的回收孔，便于检测体2从回收孔中掉落至回收组件17中。

[0073] 如图1所示，本实施例提供的X射线荧光分析系统，所述气动传输组件7包括阀体件9，所述阀体件9用于所述气动传输组件7内的气氛连通或切断。在检测到漏液时，通过操作阀体件9，及时切断气动传输组件7内管道和检测体2之间的气氛，避免漏出的液体在继续传输的气体的驱动下漫至管道内其他地方，造成气动传输组件7内的进一步污染。

[0074] 如图8至图10所示，阀体件9的一种具体实施方式，阀体件9包括壳体39、阀芯40和阀体驱动件41，壳体39具有阀腔42，所述阀腔42具有进口43和出口44；阀芯40滑动设置在所述阀腔42内，所述阀芯40具有连通件45和封堵件46，所述连通件45用于连通所述进口43和所述出口44，所述封堵件46用于封堵所述进口43和所述出口44；阀体驱动件41与所述阀芯40连接，通过驱动所述阀芯40移动，实现对所述进口43和所述出口44的封堵或连通。

[0075] 其中，进口43和出口44相对设置，连通件45可以为连通管结构，连通件45的轴线与进口43的轴线平行，封堵件46包括封堵头，封堵头具有两个，分别用于封堵所述进口43和所述出口44；进口43和出口44处可以通过法兰固定方式连接管道，其出口44也可以直接与检测体2抵接，以与送气口11或送样口10连通。

[0076] 如图10所示，所述封堵件46的一种改进实施方式，两个所述封堵头之间设置有第一弹性件47，所述第一弹性件47具有使两个所述封堵头相互远离的弹性力，第一弹性件47可以为弹簧，在第一弹性件47的作用下，使的封堵更加稳定；封堵头的顶面侧壁上设置有倾斜面48，便于在受到驱动的作用下，封堵头顺利快速离开进口43和出口44，避免封堵头与进口43和出口44之间造成干涉，影响移动。

[0077] 如图8所示，所述阀体驱动件41的一种具体实施方式，阀体驱动件41包括阀杆49和把手50，阀杆49一端伸入阀腔42内与阀芯40连接，另一端设置外部，与把手50连接，通过把手50推动阀杆49带动阀芯40移动，阀杆49转动时可带动阀芯40转动，在阀芯40进行封堵时，可以通过转动，使得封堵头正对于进口43和出口44，实现气氛隔绝；也可以通过驱动阀芯40旋转，克服第一弹性件47的弹性力，取消封堵。

[0078] 所述封堵件46的一种改进实施方式，封堵件46的封堵头设置为球面结构，采用软性金属材质，阀杆49的旋转可形成足够的压力，实现金属接触式密封，密封安全可靠。

[0079] 所述阀体驱动件41的一种改进实施方式，阀杆49通过法兰板锁定于壳体39上，当阀体件9连通或切断时，锁紧法兰螺钉，便可锁定阀杆49，避免阀杆49意外旋转或滑动，造成阀动作失效。

[0080] 另外，作为可替换的实施方式，阀体件9也可以为常规电磁阀等阀体结构。

[0081] 如图1和图3所示，本实施例提供的X射线荧光分析系统，所述容纳腔4具有送样口10和送气口11，传输到位的所述样品瓶3位于所述送样口10和所述送气口11之间；所述气动传输组件7包括送样管12和送气管13，所述送样管12与所述送样口10连通，所述送气管13与所述送气口11连通，所述送气管13用于与气源设备连通。具体地，气源设备可以为抽吸泵或者真空泵，可以进行抽气或者送气的过程。

[0082] 由于检测体2的设置，为了实现气动传输的过程，所以将样品和气体的输送分别设置不同的管道，当气源设备对送气管13进行抽气时，样品瓶3在负压的作用下移动到指定位置处，当气源设备对送气管13进行送气时，样品瓶3在压力的推动作用下移出容纳腔4，送样管12和送气管13的设置适用于底部不开口的容纳腔4结构，而样品瓶3位于送样口10和送气口11之间可以使得样品瓶3可以充分的到达指定位置。

[0083] 如图2和图3所示，所述检测体2的一种具体实施方式，检测体2内设置有与容纳腔4平行的气体通道51，气体通道51连通外部和送气口11，检测体2包括上结构体52、中结构体53和下结构体54，上结构体52、中结构体53和下结构体54通过塞打螺钉连接成一体，上结构体52和中结构体53、中结构体53和下结构体54之间均设有碳质密封垫圈进行密封，密封垫厚度约2mm。

[0084] 具体地，上结构体52设有定位孔55，定位孔55与设置在气动传输组件7上的柱销定位配合，实现了管道和检测体2之间的完全定位；上结构体52上还设置有分析透视窗5、检测透视窗34和夹持窗口31，夹持窗口31在均对称设置有两个，而检测透视窗34上下均设置，每组对称设置两个，一共四个，检测透视窗34和夹持窗口31在后续描述中会提到，分析透视窗5为一次、二次碳纤维窗口，一次、二次碳纤维窗口作为一次、二次X射线透射窗口，碳纤维材料一方面对X射线的吸收小，另一方面具有良好的耐腐蚀、抗辐照、不易破损等性能；检测透视窗34为铅玻璃窗口，铅玻璃窗口选用ZF‑7铅玻璃，厚度约8mm。铅玻璃对激光强度吸收小，对X射线具有一定吸收屏蔽能力；

[0085] 中结构体53设有塞打螺钉配合过孔和检测透视窗34，塞打螺钉配合过孔是用塞打螺钉把上结构体52、中结构体53和下结构体54连接成一体；下结构体54设置有溢液槽15和漏液检测件6；溢液槽15与所述容纳腔4连通，在样品瓶3出现漏液后，液体可以及时的进入溢液槽15中，避免液体长时间存在容纳腔4中，随着气体进入管道中污染管道；且气体通道51设置于上结构体52和中结构体53中。

[0086] 如图3所示，所述漏液检测件6的一种具体实施方式，漏液检测件6包括液体传感器，液体传感器采用特殊感应元件曲线分布，陶瓷灌封，在辐照条件下长期免维护使用；其中，液体传感器包括陶瓷电极板及绕设于陶瓷电极板上的电极，电极引出端分别与探针触块连接，检测体2脱落回收时，探针可自行滑离触块；电极绕布于陶瓷电极板上并呈双面分布，电极板上设溢流孔，多余液体会从溢流孔流入溢液槽15内，溢流腔容积约10mL，漏液最小检出量约为0.03ml，电极覆盖直径范围约为 此范围大于样品瓶3的截面，可以完全检测出漏液情况。

[0087] 如图3所示，所述检测体2的一种改进实施方式中，所述容纳腔4中设置有定位所述样品瓶3的载台16，载台16的设置可以快速准确的使得样品瓶到达指定位置，避免在定位过程中的较多次调整，提高定位效率，载台16为环形凸起结构，载台16的设置限定了样品瓶3的最低位置处。

[0088] 如图1至图3所示，本实施例提供的X射线荧光分析系统，所述送样管12和所述送气管13分别与所述检测体2之间抵接，其抵接处设置有密封件14。由于检测体2是可活动的，检测体2会离开此位置进行回收，避免管道影响检测体2的移动，故设置成抵接状态，密封件14的设置保证了容纳腔4的密闭状态，以实现负压环境，实现样品瓶的输送。具体地，密封件14为密封圈。

[0089] 如图1所示，本实施例提供的X射线荧光分析系统，还包括回收组件17，设置在所述屏蔽室1外部，以回收所述检测体2。在检测到样品瓶3出现漏液时，及时将检测体2送入回收组件17中进行回收，避免出现长时间漏液污染气动传输组件7，通过对检测体2及样品瓶3的整体回收，不会破坏样品瓶3的整体结构。

[0090] 如图4至图7所示，本实施例提供的X射线荧光分析系统，所述回收组件17包括回收室19、活动体24和回收驱动件26，回收室19具有安装腔20，所述安装腔20中设置有回收体21，所述回收体21形成回收腔18，所述安装腔20具有接纳口22和脱离口23；活动体24设置在所述安装腔20中，所述活动体24具有通道25，所述活动体24具有通过所述通道25连通所述回收腔18与所述接纳口22的第一工位、通过所述通道25连通所述回收腔18与所述脱离口23的第二工位及将所述回收腔18密闭的第三工位；回收驱动件26与所述活动体24连接，以驱动所述活动体24移动或转动至各个工位处。其中回收体21固定设置在回收室19上，活动体
24与回收室19相对活动连接，通过回收体21和回收室19的相对活动，实现了在各个工位之间的移动。

[0091] 活动体24在初始时位于第一工位，需要回收时，检测体2通过接纳口22落入回收腔18中，然后回收驱动件26驱动活动体24活动至第三工位，第三工位中回收腔18密闭状态的设置避免其放射性和毒性进入外部环境中，在到达待处理处时，继续驱动活动体24活动，到达第二工位，将检测体2从脱离口23中送出进行处理，不同工位的设置实现了对检测体2和样品瓶3的安全回收和搬离，无需人工触碰漏液的样品瓶；且各个工位的设置自实现了连通和密闭的调整，无需设置额外的封闭结构，结构简单。

[0092] 如图5至图7所示，所述回收组件17的一种改进实施方式，所述安装腔20为圆形腔体结构，所述接纳口22位于所述安装腔20的上端，所述脱离口23位于所述安装腔20的下端，所述回收腔18为上下开口、且与所述接纳口22和所述脱离口23相对设置的腔体结构；所述活动体24的外侧和所述安装腔20的结构相适配，所述活动体24具有与所述回收体21相配合的圆形活动腔体，所述通道25与所述圆形活动腔体连通，所述活动体24通过转动实现位于各个工位处。安装腔20为圆形腔体结构的设置，使得回收室19的结构较为紧凑；且保证了检测体2和样品瓶3始终为竖直放置的方式，避免检测体2晃动造成液体流出。

[0093] 具体地，回收驱动件26包括锁盘56、手轮57和转动轴58，转动轴58与活动体24连接，另一端伸出回收室19，锁盘56设置于回收室19外部，且与转动轴58连接，锁盘56上设置三个缺口，回收室19的外侧壁上设置有可移动的卡件59，三个缺口通过转动均可与卡件59配合，三个缺口分别对应三个工位，手轮57与转动轴58的外端连接，通过转动手轮57实现对活动体24的转动驱动。转动轴58有一滚动轴承，轴承装于回收室19内，当操作转动轴58和手轮57转动旋转芯时，无需太大扭力就可轻松转动，操作方便。

[0094] 另外，作为可替换的实施方式，安装腔20也可以为矩形槽结构，活动体24不再为转动的方式，将其设置为水平移动，此时，回收体21为可移动状态，接纳口22和脱离口23为上下错开设置，在两个口之间的位置即为密闭位置，通过驱动活动体24水平移动，实现在水平方向上的三个工位的交替。

[0095] 回收组件17的另一种具体实施方式中，回收室19通常设置挂耳及支脚，挂耳用于回收室19与屏蔽室1的底板的连接，也作为回收室19搬移时的吊装挂件，支脚用于回收室19支撑，方便搬移工具使用。

[0096] 如图1、图11至图13所示，本实施例提供的X射线荧光分析系统，还包括锁定组件27，锁定组件27设置在所述屏蔽室1上，所述锁定组件27具有锁定端28，所述锁定端28用于锁定和解锁所述检测体2。锁定组件27的设置可以配合回收组件17，实现了对检测体2分析过程中的固定及漏液时的回收。

[0097] 如图11至图14所示，本实施例提供的X射线荧光分析系统，还包括夹持组件29，夹持组件29设置在所述屏蔽室1内，所述夹持组件29具有夹持端30，所述检测体2上具有夹持窗口31，所述夹持端30适于通过所述夹持窗口31夹持所述样品瓶3，在样品瓶3到达指定位置后，夹持组件29对样品瓶3进行夹持固定，避免在分析过程中出现移动或者晃动影响分析结果。

[0098] 如图11和图13所示，本实施例提供的X射线荧光分析系统，还包括位置检测件33，位置检测件33设置在所述屏蔽室1内，所述检测体2上具有检测透视窗34，所述位置检测件33适于通过所述检测透视窗34检测所述样品瓶3，位置检测件33对样品瓶3的状态进行有效识别和状态反馈，便于工作人员对样品瓶3状态的监测，便于及时处理异常情况。

[0099] 如图11所示，一种具体地实施方式中，将锁定组件27、夹持组件29和位置检测件33进行集成设置，该集成体包括安装块60，安装块60为分体式结构，便于安装；安装块60中间具有安装检测体2的开口，安装块60两侧设置有滑槽64；

[0100] 如图12所示，锁定组件27具有两个，分别设置于安装块60两侧，锁定组件27包括锁定杆61、操作杆62和驱动杆63，锁定杆61滑动设置于滑槽64中，锁定杆61的端部抵接于夹持窗口处，驱动杆63设置于安装块60上，操作杆62一端与驱动杆63连接，另一端与锁定杆61上的斜槽65配合连接，驱动杆63底部具有斜杆，通过将斜杆插入斜槽65中，带动锁定杆61向远离检测体2的方向移动，锁定杆61上设置有第二弹性件66，第二弹性件66为弹簧，第二弹性件66具有使锁定杆61上的锁定端28与检测体2相互锁定的弹性力，斜杆移动时可以克服该弹性力进行解锁；其中，驱动杆63和操作杆62之间为螺杆螺母方式连接，通过操作杆62的旋转，使得驱动杆63沿上下方向移动，进而实现斜杆对斜槽65的作用，锁定端28设置在锁定杆61的内端部，锁定端28为圆形尖状凸起结构，与夹持窗口31上设置的凹槽配合，实现锁定状态，需要锁定时，斜杆离开斜槽65，需要解锁时，驱动斜杆插入斜槽65。其中操作杆62的外端伸出屏蔽室1的外部，便于操作。

[0101] 如图13所示，夹持组件29具有两个，分别设置于安装块60的两侧，其包括夹持驱动件67，夹持驱动件67的输出端设置有夹持端30，锁定杆61内部具有通槽68，夹持驱动件67设置在安装块60上，其移动杆69穿过通槽68后与夹持端30连接，夹持驱动件67驱动夹持端30移动以实现对样品瓶3的夹持和复位，移动杆69上设置有伸缩套70，伸缩套70为特殊材质柱形波纹状，用于隔断检测体2与外部环境，保证检测体2工作在负压条件下。夹持驱动件67可以为气动滑台或者电动滑台结构，可以为气缸采用双活塞杆，输出力大，滑台导轨采用交叉滚子导轨，精度高，运动平稳、无松动，耐磨损，寿命长。

[0102] 如图14所示，一种夹持组件29的改进实施方式，夹持驱动件67的输出端上设置第三弹性件73，第三弹性件为弹簧，在驱动件故障断气时，可保证样品瓶3脱爪后由气动传输组件7撤离样品瓶，实现自动撤源；

[0103] 另一种夹持组件29的改进实施方式，夹持端30上设置状态传感器，用于检测夹持端30的状态，且将状态信息反馈给控制件8。

[0104] 夹持端30为V形弹性手指，通过V型弹性手指实现样品瓶3夹持，样品瓶3不受驱动件的直接作用力，仅靠弹性手指的形变产生的弹力夹持样品瓶3，V型弹性手指厚度约0.3mm，弹性好，按压数10万次不变形。具体地，弹性手指为弧形手指，弧型手指为60°圆弧状，可与样品瓶3外圆面可自对心紧密贴合。

[0105] 如图13所示，位置检测件33包括上位激光传感器71和下位激光传感器72，安装块60上与检测透视窗34相对的位置处设置狭缝，上位激光传感器71和下位激光传感器72分别设置在上下位置处的狭缝的端部，均包括发射器和接收激光器，激光发射器发射激光光束穿过狭缝，透过检测透视窗34到达接收激光器，上位激光传感器和下位激光传感器发出的上下光束被样品瓶各遮挡一半，记录光强的变化可作为判断样品瓶是否正确就位的标准强度值。通过上下光束强度信号的组合，准确识别并记录样品瓶所处的位置状态；传感器均布置于安装块60的外侧，避免样品放射性对传感器性能的影响，同时方便检修维护。

[0106] 本实实施例的夹持组件29的定位试验，性能可靠，定位精度优于±0.02mm。

[0107] 另外，作为可替换实施方式，锁定组件27、夹持组件29和位置检测件33也可以不进行集成，分别对样品瓶3进行作用。

[0108] 如图1所示，本实施例提供给的X射线荧光分析系统，所述夹持组件29和所述夹持窗口31之间设置有与所述容纳腔4连通的封闭腔体32，封闭腔体32的设置避免气动传输组件7中的气体从夹持窗口31处泄露，影响容纳腔4中的负压环境。

[0109] 本实施例中涉及到的密封方式，均采用金属硬密封方式，不易老化，有效补偿装配偏差，动态补偿机械磨损，可靠性高。

[0110] 没有漏液时的正常工作流程：样品瓶3经气动传输组件7中的送样管12达到检测体2中的载台16上就位后，夹持驱动件67驱动夹持端30向靠近检测体2的方向移动，直至通过夹持窗口31后，夹持端30对样品瓶3进行夹持；

[0111] 夹持完成后，位置检测件33对样品瓶的位置进行检测，判断其是否正确就位；

[0112] 确认样品瓶3的位置状态无误后，开始对样品瓶3进行分析测量，测量过程在后续进行分析；

[0113] 样品瓶3测量分析完成后，控制件8发出测量完成的信号至夹持组件29，夹持驱动件67驱动夹持端30撤回然后复位，松开对样品瓶3的夹持；然后样品瓶3在气动传输组件7的作用下传输出本分析系统重。

[0114] 出现漏液时进行回收的工作流程：检测体2内部的漏液检测件6监测到样品瓶3漏液污染检测体2后，漏液信号反馈至控制件8，样品瓶3停止气动传输；

[0115] 阀体件9切换至切断状态，切断气动传输组件7与检测体2之间的氛围；

[0116] 保持回收组件17中活动体24位于第一工位，使检测体2进入回收腔18中；

[0117] 操作回收驱动件26，将活动体24活动至第三工位上，将检测体2处于密闭空间中，检测体2安全搬移至待处理处，然后驱动活动体24活动至第二工位，使得检测体2从脱离口23处脱离出回收室19。

[0118] 如图1所示，本实施例提供给的X射线荧光分析系统，所述分析组件包括X射线发生单元35和探测器单元36，X射线发生单元35设置在所述屏蔽室1中，所述X射线发生单元35发出X射线激发所述样品瓶3中的待测样品产生特征能量X射线荧光；探测器单元36设置在所述屏蔽室1中，对所述特征能量X射线荧光进行检测，将检测信号传输至所述控制件8中。X射线发生单元35和探测器单元36在图中仅作示意性表示。样品瓶3所处的位置状态无误后，开始自动测量，X射线发生单元35发出X射线激发样品瓶3中的待测样品产生特征能量X射线荧光，探测器单元36进行检测，探测器单元36产生的信号经处理产生能谱数据，在控制件上可直接获取能谱数据进行分析计算。

[0119] 所述分析组件的一种具体实施方式中，X射线发生单元35包括高压发生器和X射线管，高压发生器为X光管提供直流电压、灯丝加热电压，X射线管用于朝向X光管中的靶材发射电子，以使所述靶材响应于电子入射而发射原级X射线，本实施例的靶材采用钨(W)靶或者钼(Mo)靶；所述探测器单元36包括SDD探测器和石墨弯晶衍射器，SDD探测器用于探测并接收不同放射性元素的特征X射线，石墨弯晶衍射器用于提高特征光源的衍射效果和聚焦性，降低放射性元素的检出限，提高测量准确度。

[0120] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。