俞东宝，刘双全，朱永利，汤 慧，潘 彬，魏 龙,2,4,*

(1.中国科学院 高能物理研究所，北京 100049；2.中国科学院大学 核科学与技术学院，北京 100049； 3. 中核北方核燃料元件有限公司，内蒙古 包头 014035； 4.济南中科核技术研究院，山东 济南 250131)

核燃料元件是核电站反应堆的核心部件，裂变反应堆主要通过重核链式反应释放能量。根据成分构成、几何形状、制造工艺、应用场景差异，核燃料元件具有多种类型。第3代先进核电站堆型压水堆(如AFA3G堆型、VVER堆型、AP1000等)均采用235U富集度在0.7%～5%之间的低浓缩铀燃料棒[1]。该类型燃料棒将UO2粉末压制烧结成型的陶瓷体芯块，再将UO2芯块装入锆合金包壳管，然后使包壳管两端进行端塞密封焊接，并在燃料棒内充入适量氦气以平衡内外压力形成。在反应堆运行时，燃料棒内芯块235U富集度的不均会导致发热功率分布不均而产生局部热点，严重时使燃料棒包壳破损，造成放射性泄漏[2]。因此，在燃料棒生产时，不同富集度的UO2芯块分批制造，并严格管理，严禁发生非设计要求的不同富集度UO2芯块混装事件。为了防止燃料棒制造过程中异常富集度的UO2芯块装入，需对成品燃料棒进行在线100%富集度检测[3]。

燃料棒富集度检测，按检测方式分为有源法和无源法[4-8]。有源法(也称中子活化法)，使用252Cf中子源诱发产生核裂变反应，通过检测核裂变反应时燃料棒的缓发γ射线总强度确定235U富集度[9]。由于缓发γ射线强度高，所以计数高，统计涨落小，检测速度较高，最高可达6～8 m/min，但252Cf中子源半衰期为2.638 a，需定期更换中子源，检测成本非常高[5]。……