СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ИМПУЛЬСНОГО НЕЙТРОННОГО ПОТОКА И ДЕТЕКТОР НЕЙТРОНОВ Российский патент 2008 года по МПК G01T3/00 

Изобретения относятся к области измерительной техники, а именно к метрологии импульсного нейтронного излучения в присутствии гамма-излучения, и могут быть использованы в системах управления и защиты ядерных реакторов, критической сборки и других источников нейтронов.

Известны способ измерения нейтронного потока /Казачков В.И. Анализ методов измерения нейтронного потока в присутствии гамма-излучения. ПТЭ. № 4. 1973. С.45-47/ и устройство канала для измерения потока нейтронов /Чукляев С.В., Пепелышев Ю.Н. Устройство канала для измерения потока нейтронов. Патент RU № 2084000, G01Т 3/00. Опубл. 10.07.1997 г., БИ № 19/, в которых используются ионизационные камеры. Устройство состоит из первичного преобразователя на основе блока ионизационных камер и электронного блока, содержащего тракт счета импульсов реакции и тракт измерения электрического тока. Устройство предназначено для использования в системе управления и защиты ядерного реактора, критической сборки и других источников нейтронов.

Недостатком известных способа и устройства является необходимость использования сложных электронных систем.

Известны способ измерения нейтронного потока и детектор нейтронов /Лясота A.M., Комаров P.M. Детектор нейтронов. А.с. № 1526403, G01Т 3/00. Опубл. 10.02.97 г., БИ № 4/, в которых в качестве чувствительных элементов используются резистивные элементы из делящегося материала. Известный детектор нейтронов содержит резистивный элемент из делящегося материала (например, в виде керамических таблеток из окислов делящихся металлов, в частности урана) с низкой теплопроводностью и большим удельным сопротивлением. Под действием импульсного нейтронного облучения элемент нагревается за счет поглощения кинетической энергии осколков деления и изменяется его электросопротивление, которое измеряется в процессе облучения. По степени изменения электросопротивления судят об интенсивности и величине флюенса (интегрального потока) нейтронов или об энерговыделении в исследуемом делящемся материале. Известные способ и детектор могут быть использованы при измерениях нейтронных потоков и энерговыделения в ядерных реакторах.

Существенным недостатком рассмотренных выше известных способов и устройств является их энергозависимость, связанная с необходимостью использования источников питания.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому способу по технической сущности является известный способ измерения плотности потока нейтронов /Злоказов С.Б. и др. Радиационные и термические испытания термонейтронных датчиков. Атомная энергия, 1981, т.51, № 5, с.334/, заключающийся в том, что воздействуют указанным потоком на чувствительный элемент, в состав которого входит делящийся под действием нейтронов материал, преобразуют тепловую энергию чувствительного элемента в электрический сигнал, по характеристикам которого судят о параметрах регистрируемого потока. В известном способе в качестве чувствительного элемента используется сплав, содержащий делящийся под действием нейтронов материал (например, уран), а для формирования информативного электрического сигнала используются термопары. При этом под действием импульсного нейтронного облучения в чувствительном элементе происходит преобразование энергии ядерных реакций деления в тепловую энергию, далее часть тепловой энергии преобразуется в электрическую энергию с помощью дифференциальных термопар, находящихся в тепловом контакте с чувствительным элементом.

Недостатком всех рассмотренных выше способов (аналогов и прототипа) является отсутствие возможности обеспечения неэлектрическими средствами требуемого порога срабатывания по флюенсу нейтронов при запуске регистрирующей аппаратуры, необходимого для исключения ложных запусков в присутствии электромагнитных наводок.

Кроме того, недостатком прототипа (способа) является его низкая помехозащищенность к электромагнитным наводкам, связанная с низким уровнем генерируемого термопарой полезного электрического сигнала. Это приводит к снижению отношения сигнал/шум и достоверности способа, а также к необходимости использования усилителя сигнала с источником питания, что, в свою очередь, снижает его энергонезависимость.

Известен детектор нейтронов (термонейтронный датчик) /патент США № 3444373, кл. G01Т 3/00, 1969/ для измерения плотности потока нейтронов, содержащий дифференциальную термопару и чувствительный к нейтронам элемент в виде порошка из мелкодисперсной окиси урана.

Недостатком известного детектора нейтронов является плохой тепловой контакт между чувствительным элементом и термопарой, а также низкий уровень генерируемого термопарой электрического сигнала.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому устройству по технической сущности является известный термонейтронный датчик /Злоказов С.Б. и др. Радиационные и термические испытания термонейтронных датчиков. Атомная энергия, 1981, т.51, №5, с.334/, состоящий из двух основных функциональных частей: чувствительного элемента из материала (сплава), в состав которого входит делящийся материал (уран), и энергонезависимого преобразователя энергии с электрическим выходным сигналом, в качестве которого используется дифференциальная термопара. Под действием импульсного нейтронного облучения в чувствительном элементе происходит преобразование энергии ядерных реакций деления в тепловую энергию, далее часть тепловой энергии преобразуется в электрическую энергию с помощью дифференциальной термопары, находящейся в тепловом контакте с чувствительным элементом.

Недостатком всех рассмотренных выше устройств (аналогов и прототипа) является отсутствие порога срабатывания по флюенсу нейтронов, который обеспечивается неэлектрическими средствами.

Кроме того, недостатком прототипа (устройства) является его низкая помехозащищенность к электромагнитным наводкам, связанная с низким уровнем генерируемого термопарой полезного электрического сигнала. Это приводит к снижению отношения сигнал/шум и надежности устройства, а также к необходимости использования усилителя сигнала с источником питания, что, в свою очередь, снижает его энергонезависимость.

Недостатком прототипа (устройства) является также необходимость интегрирования выходного сигнала (соответствующего плотности потока нейтронов) для определения флюенса нейтронов, на критическую величину которого (соответствующую критической величине разогрева активной зоны ядерных реакторов) настраивается порог срабатывания аварийных детекторов нейтронов. Это приводит к усложнению устройства.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение (способ), заключается в создании простого энергонезависимого способа регистрации временной зависимости потока и флюенса (интегрального потока за время облучения) нейтронов импульсного нейтронного излучения в присутствии гамма-излучения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение (устройство), заключается в создании простого детектора нейтронов (детектора критического уровня флюенса импульсного нейтронного излучения в присутствии гамма-излучения), обладающего порогом срабатывания и не требующего источника питания.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения (способа), заключается в повышении помехозащищенности, отношения сигнал/шум и достоверности измерений, а также в возможности обеспечения неэлектрическими средствами требуемого порога срабатывания при запуске регистрирующей аппаратуры.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения (устройства), заключается в повышении помехозащищенности детектора нейтронов от электромагнитных наводок, получении возможности обеспечения требуемого порога срабатывания неэлектрическими средствами, повышении надежности и энергонезависимости.

Для достижения указанного технического результата в заявленном способе регистрации импульсного нейтронного потока, заключающемся в том, что воздействуют указанным потоком на чувствительный элемент, в состав которого входит делящийся под действием нейтронов материал, преобразуют тепловую энергию чувствительного элемента в электрический сигнал, по характеристикам которого судят о параметрах регистрируемого потока, новым является то, что чувствительный элемент выполняют из материала с эффектом памяти формы, а преобразование тепловой энергии в электрический сигнал осуществляют путем последовательных преобразований тепловой энергии в механическую энергию формовосстановления чувствительного элемента и механической энергии в электрический сигнал, причем последнее преобразование осуществляют с помощью пьезоэлектрических преобразователей, которые располагают на заданных расстояниях от чувствительного элемента.

Для достижения указанного технического результата в заявленном детекторе нейтронов, содержащем чувствительный элемент из материала, в состав которого входит делящийся под действием нейтронов материал, и энергонезависимый преобразователь энергии с электрическим выходом, новым является то, что чувствительный элемент выполнен из материала с эффектом памяти формы, энергонезависимый преобразователь включает два одинаковых пьезоэлектрических генератора, включенных электрически параллельно встречно, при этом чувствительный элемент установлен с возможностью взаимодействия с указанными генераторами в процессе своего формовосстановления при превышении потоком нейтронов критического уровня через дополнительно введенный упругий элемент, механически связанный с чувствительным элементом и размещенный с зазорами между пьезоэлектрическими генераторами.

Техническая сущность заявляемых способа регистрации импульсного нейтронного потока и детектора нейтронов заключается в том, что в процессе преобразования энергии ядерных реакций деления в электрическую энергию чувствительный элемент используется не только в качестве преобразователя энергии реакций деления в тепловую энергию как в прототипах, но и одновременно в качестве преобразователя тепловой энергии в механическую энергию формовосстановления чувствительного элемента, которая, в свою очередь, преобразуется затем в электрическую энергию с помощью пьезоэлектрических преобразователей (генераторов). При этом преобразование тепловой энергии в механическую энергию происходит за счет проявления эффекта памяти формы в материале чувствительного элемента в результате его импульсного разогрева до температур фазового превращения. Этот процесс характеризуется значительными реактивными напряжениями (порядка сотен мегапаскалей) и механическими деформациями (до 5-10%), реализующимися в чувствительном элементе из сплава с памятью формы при его формовосстановлении при обратном фазовом переходе из мартенситного в аустенитное состояние /см., например, Толстиков И.Г., Долгов В.И., Мартынов А.П., Фомченко В.Н., Погодин Е.П. Способ получения механической работы. Патент RU № 2258834, МКИ F03G 7/06, БИ № 23, 2005 г./. Эффект памяти формы имеет место и связан с мартенситным превращением в урановых сплавах систем уран - ниобий U-Nb /см. R.J.Jackson, J.F.Boland and J.L.Frankeny, U.S. Patent № 3567523/, уран - молибден U-Mo и уран - рений U-Re /см. G.B.Brook and R.F.Jles, U.K. Patent № 1315652/. Максимальная восстанавливаемая деформация этих сплавов сравнима с полученной рекордной деформацией в сплавах системы титан - никель Ti-Ni (никелид титана, нитинол) и в сплавах на основе благородных металлов /см. Эффект памяти формы в сплавах. Пер. с англ. под ред. В.А.Замойского. М., Металлургия, 1979, с.390-397/. Поэтому указанные урановые сплавы могут быть рекомендованы для повышения чувствительности заявляемых способа и детектора. При этом может быть использован как обратимый, так и необратимый эффект памяти формы в этих сплавах.

Названные уникальные свойства сплавов (большие механические напряжения и деформации) позволяют, с одной стороны, использовать чувствительный элемент в заявляемых способе и детекторе в качестве механического нагружающего устройства для пьезоэлектрических преобразователей (генераторов), а, с другой стороны, обеспечить акустическую развязку чувствительного элемента и пьезоэлектрических преобразователей (генераторов) при флюенсах нейтронов меньше порогового уровня.

В заявляемом способе параметры импульса нейтронов определяют по характеристикам электрических сигналов пьезоэлектрических преобразователей. В эксперименте измерения проводят с помощью миниатюрных пьезоэлектрических преобразователей (акселерометров, отметчиков времени, датчиков давления на основе, как правило, высокоэффективных пьезосегнетоматериалов), расположенных на различных расстояниях (базах измерения) от чувствительного элемента. По результатам дискретных измерений получают следующие экспериментальные зависимости: основную зависимость перемещения (деформации) от времени, а также временные зависимости скорости и ускорения поверхности чувствительного элемента, и, кроме того, импульсы давления (напряжения) при столкновении этой поверхности с преобразователями. Затем в расчетах параметров импульса нейтронов используют известную заранее калибровочную зависимость деформации чувствительного элемента от потока нейтронов. Использование пьезоэлектрических преобразователей обеспечивает, с одной стороны, энергонезависимость способа, а с другой стороны, позволяет вносить поправки (необходимые в связи с известным разбросом параметров импульсов нейтронов от опыта к опыту даже при одинаковых условиях эксперимента) для корреляции основной экспериментальной зависимости с калибровочной, которые рассчитываются по измеренным в ходе эксперимента значениям ускорения (акселерометры), давления (датчики давления) на различных базах измерения в разные моменты времени (отметчики времени) при столкновении движущейся поверхности чувствительного элемента с пьезопреобразователями. В результате получают экспериментальную зависимость потока нейтронов от времени и величину флюенса нейтронов за время облучения. При этом для запуска регистрирующей аппаратуры в необходимой последовательности или одновременно могут быть использованы электрические сигналы пьезопреобразователей, месторасположение которых определяет пороговый по нейтронному потоку уровень для этого запуска.

Использование в заявляемых способе и детекторе высокоэффективных сплавов урана с ниобием, молибденом или рением, а также пьезопреобразователей на основе высокоэффективных пьезосегнетоматериалов позволяет повысить на несколько порядков (в тысячи и более раз) уровень полезного сигнала и отношение сигнал/шум по сравнению с прототипами. Это значительно повышает электромагнитную помехозащищенность заявляемых способа и устройства, а также достоверность измерений и надежность работы детектора. Простые оценки показывают, что амплитуда полезного сигнала значительно превышает соответствующий уровень электрических импульсов, генерируемых в пьезоэлектрических преобразователях (генераторах) при облучении гамма-нейтронным импульсом за счет сопутствующих эффектов: пироэффекта, фотовольтаического эффекта, Комптон-эффекта и др., а также вторичных эффектов, связанных с виброакустическим воздействием на генераторы в результате релаксации термомеханических напряжений в элементах конструкции детектора после облучения и проявлением (вторичного) пьезоэффекта.

Более того, в заявляемом детекторе нейтронов пьезоэлектрические генераторы включены электрически параллельно встречно, что обеспечивает практически полную взаимную компенсацию указанных паразитных эффектов. Этот прием может быть использован при необходимости и в заявляемом способе.

В заявляемом детекторе нейтронов для обеспечения более эффективного взаимодействия чувствительного элемента с пьезоэлектрическим генератором и стабилизации выходного сигнала детектора дополнительно введен упругий элемент. При этом упругий элемент обладает свойством преобразования потенциальной энергии квазистатических упругих нагрузок в кинетическую импульсную энергию в результате быстрого перехода из одного положения равновесия в другое (например, в результате бифуркационного перехода) при достижении (возрастании) величины механических напряжений в упругом элементе до определенного критического уровня. Это позволяет стабилизировать ударный механический импульс при воздействии упругого элемента на генератор и, следовательно, стабилизировать уровень выходного сигнала детектора вне зависимости от величины флюенса нейтронов (превышающей заданный критический уровень), что приводит к повышению надежности работы детектора. Отметим, что явление внезапной перестройки движения, связанной с изменением числа точек равновесия и их устойчивости, называется в литературе бифуркацией. Например, при осевом сжатии тонкого упругого стержня происходит проскок (выпучивание), и одно положение равновесия, потеряв устойчивость, сменяется двумя новыми устойчивыми состояниями равновесия /см., например, Дж.М.Томпсон. Неустойчивости и катастрофы в науке и технике. М., Мир, 1985/.

При этом порог срабатывания детектора, соответствующий критическому уровню флюенса нейтронов, устанавливается, например, путем введения слоя (прокладки) мягкого вещества (пористое вещество, упругий элемент с низкой жесткостью и ограниченным ходом и т.п.) определенной толщины между чувствительным и упругим элементами. Толщина слоя определяется путем решения задачи термоупругости с учетом абсолютной деформации чувствительного элемента в направлении упругого элемента и граничного условия, при котором величина механических напряжений в упругом элементе достигает значения, необходимого для бифуркационного перехода, именно при критическом уровне облучения. Минимальный порог срабатывания реализуется, очевидно, при нулевой толщине указанного слоя, т.е. при его отсутствии, и определяется путем решения аналогичной задачи термоупругости с тем же граничным условием, из которого находят величины деформации чувствительного и упругого элементов при критическом уровне облучения, необходимые для выбора материала и типоразмеров последних. В случае превышения потоком нейтронов критического уровня чувствительный элемент входит в жесткий механический контакт с упругим элементом и в последнем возникают значительные (соответствующие реактивным напряжениям в чувствительном элементе) механические напряжения, приводящие к быстрому (бифуркационному) переходу упругого элемента из одного (исходного) состояния равновесия в другое (одно из двух возможных), генерированию мощного ударного импульса и соответствующего ему мощного электрического импульса (выходного импульса детектора) одним из двух пьезоэлектрических генераторов.

Таким образом, в заявляемых способе регистрации импульсного нейтронного потока и детекторе нейтронов достигается повышение помехозащищенности от электромагнитных наводок, повышение их энергонезависимости, достоверности измерений и надежности детектора нейтронов, а также обеспечение неэлектрическими конструктивными средствами требуемого порога срабатывания детектора нейтронов и запускающей регистрирующей аппаратуры.

На фиг.1 представлен один из вариантов схемы проведения эксперимента при регистрации импульсного нейтронного потока заявляемым способом. На фиг.2 показан один из вариантов конструкции заявляемого детектора нейтронов (в разрезе) в исходном состоянии. На фиг.3 показано сечение этого детектора по плоскости симметрии. На фиг.4 представлена электрическая схема включения пьезоэлектрических генераторов детектора нейтронов. На фиг.5 показан указанный детектор нейтронов (в разрезе) в момент его срабатывания.

В схеме проведения эксперимента на фиг.1 чувствительный элемент (1) в виде сплошного цилиндра располагают на пути распространения смешанного гамма-нейтронного импульсного потока (n, γ), направление распространения которого показано стрелками слева от чувствительного элемента (1). Стрелкой справа от чувствительного элемента (1) показано (основное) направление его деформирования (растяжения) в процессе формовосстановления. В данном варианте указанные направления совпадают. Пьезоэлектрические преобразователи (2) располагают в пределах зоны деформирования чувствительного элемента (1) на различных расстояниях (базах измерения) от него так, чтобы обеспечить взаимодействие (столкновение) движущейся поверхности чувствительного элемента с пьезопреобразователями (2).

Детектор нейтронов содержит (см. фиг.2-5) корпус (3); кольцевой чувствительный элемент (4) в виде трубчатой муфты из материала с эффектом памяти формы (в состав которого входит делящийся под действием нейтронов материал); держатель (5); упругий элемент (6) в виде пластины; энергонезависимый преобразователь, включающий два одинаковых пьезоэлектрических генератора (7, 8), включенных электрически параллельно встречно; детали крепежа (9). Держатель (5) в данном варианте выполняет также функцию слоя (прокладки) мягкого вещества, определяющего порог срабатывания детектора (см. выше), и может быть изготовлен из пористой меди. Упругий элемент (6) может быть изготовлен, например, из нержавеющей стали. При этом чувствительный элемент (1) установлен с возможностью взаимодействия с указанными генераторами (7, 8) в процессе своего формовосстановления при превышении потоком нейтронов критического уровня через упругий элемент (6), механически связанный с чувствительным элементом (1) и размещенный с зазорами между пьезоэлектрическими генераторами (7, 8).

Чувствительные элементы (1, 4) могут быть изготовлены из сплавов урана с ниобием, молибденом или рением. Конструктивно чувствительный элемент (1) может быть выполнен, например, в виде цилиндра (см. фиг.1), который расширяется вдоль оси в процессе формовосстановления; трубчатой муфты (4) /см., например, Тихонов А.С. и др. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении. - М.: Машиностроение, 1981, с.57/, сжимающейся в радиальном направлении при указанном процессе; пластины, претерпевающей деформацию изгиба при формовосстановлении /см., например, К.Ооцука, К.Симидзу, Ю.Судзуки и др. Сплавы с эффектом памяти формы. Пер. с японск. под ред. X.Фунакубо. - М., Металлургия, 1990, 224 с., см. с.151/; и т.д. При этом предварительно, как известно, образцы сплавов (чувствительные элементы) подвергают принудительной деформации (сжатия, растяжения, изгиба) в мартенситной фазе в направлениях, противоположных направлениям деформации в процессе их формовосстановления при обратном фазовом переходе из мартенситного в аустенитное состояние в результате нагревания (т.е. в процессе проявления эффекта памяти формы) /см. ссылки выше/.

Заявляемый способ (см. фиг.1) регистрации импульсного нейтронного потока (n) в присутствии гамма-излучения (γ) реализуется следующим образом. Воздействуют указанным потоком на чувствительный элемент (1). В результате воздействия импульсного нейтронного потока (n) на чувствительный элемент (1) в нем происходит последовательное преобразование энергии ядерных реакций деления в тепловую энергию и тепловой энергии в механическую энергию формовосстановления чувствительного элемента (1). Далее осуществляют преобразование механической энергии формовосстановления в электрический сигнал с помощью миниатюрных пьезоэлектрических преобразователей (2), которые располагают на заданных расстояниях (базах измерения) от чувствительного элемента (1) по направлению его деформации при формовосстановлении. При этом преобразование тепловой энергии в механическую энергию происходит за счет проявления эффекта памяти формы в материале чувствительного элемента (1) в результате его импульсного разогрева до температур фазового превращения. О параметрах регистрируемого потока нейтронов судят по характеристикам электрических сигналов пьезоэлектрических преобразователей (2) с учетом расположения последних на базах измерения. По результатам дискретных измерений получают экспериментальные временные зависимости перемещения (деформации), скорости и ускорения поверхности чувствительного элемента (1), а также импульсы давления (напряжения) при столкновении этой поверхности с пьезодатчиками (2). Затем в расчетах параметров импульса нейтронов используют известную заранее калибровочную зависимость деформации чувствительного элемента (1) от потока нейтронов. В результате получают экспериментальную зависимость потока нейтронов от времени и величину флюенса нейтронов за время облучения.

Детектор нейтронов функционирует следующим образом. Детектор устанавливают таким образом, чтобы плоскость симметрии была перпендикулярна направлению распространения гамма-нейтронного потока (см. фиг.5). В исходном положении упругий элемент (6) недеформирован и расположен в плоскости симметрии детектора (см. фиг.2). В результате воздействия импульсного нейтронного потока (n) на чувствительный элемент (4) в нем происходит последовательное преобразование энергии ядерных реакций деления в тепловую энергию и тепловой энергии в механическую энергию формовосстановления чувствительного элемента (см. фиг.5). При этом чувствительный элемент (4) в виде трубчатой муфты сжимается в радиальном направлении, а возникающие механические усилия передаются через держатель (5) на упругий элемент (6). В начале процесса сжатия часть пористого держателя (5), находящаяся непосредственно между чувствительным (4) и упругим (6) элементами, деформируется «мягко», выбирая пористость (при механических напряжениях значительно меньше напряжений, приводящих к бифуркационному переходу в упругом элементе (6)), затем «жестко» (при механических напряжениях, сравнимых с напряжениями, приводящими к бифуркационному переходу в упругом элементе (6)). В случае превышения интегральным потоком (флюенсом) нейтронов критического уровня чувствительный элемент (4) входит в «жесткий» механический контакт с упругим элементом (6), и в последнем возникают значительные (соответствующие реактивным напряжениям в чувствительном элементе) механические напряжения, приводящие к быстрому (бифуркационному) переходу упругого элемента (6) из одного (исходного) состояния равновесия (см. фиг.2) в другое (одно из двух возможных, показанных на фиг.5), генерированию мощного ударного импульса и соответствующего ему мощного электрического импульса (выходного импульса детектора) одним из двух (7, 8) пьезоэлектрических генераторов. При этом внутренний диаметр чувствительного элемента (4) уменьшается от исходной D₀ до конечной D_p величины (см. фиг.5). В случае, если интегральный поток (флюенс) нейтронов меньше критического уровня, чувствительный элемент (4) находится в «мягком» механическом контакте с упругим элементом (6), поэтому бифуркационного перехода не происходит и детектор не срабатывает.

При воздействии гамма-нейтронного импульса на пьезоэлектрические генераторы (7, 8) в них генерируются электрические заряды за счет рассмотренных выше сопутствующих (паразитных) эффектов. Однако в заявляемом детекторе нейтронов пьезоэлектрические генераторы включены электрически параллельно встречно (см. фиг.4), что обеспечивает практически полную взаимную компенсацию указанных паразитных эффектов. Отметим также, что, как известно, пьезогенераторы на основе пьезосегнетоматериалов отличаются высокой радиационной стойкостью.

Таким образом, в заявляемых способе регистрации импульсного нейтронного потока и детекторе нейтронов достигается повышение помехозащищенности от электромагнитных наводок, повышение их энергонезависимости, достоверности измерений и надежности детектора нейтронов, а также обеспечение неэлектрическими конструктивными средствами требуемого порога срабатывания детектора нейтронов и запускающей регистрирующей аппаратуры. При этом следует отметить, что заявляемый детектор нейтронов может находиться в состоянии готовности в течение всего гарантийного срока эксплуатации, т.е. в течение приблизительно 10-20 лет.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к метрологии импульсного нейтронного излучения в присутствии гамма-излучения, и может быть использовано в системах управления и защиты ядерных реакторов, критической сборки и других источниках нейтронов. Сущность изобретения заключается в воздействии указанным потоком на чувствительный элемент, в состав которого входит делящийся под действием нейтронов материал. Тепловую энергию чувствительного элемента преобразуют в электрический сигнал, по параметрам которого судят о параметрах регистрируемого потока. Чувствительный элемент выполняют из материала с эффектом памяти формы, а преобразование тепловой энергии в электрический сигнал осуществляют путем последовательных преобразований тепловой энергии в механическую энергию формовосстановления чувствительного элемента и механической энергии в электрический сигнал. Последнее преобразование осуществляют с помощью пьезоэлектрических преобразователей, которые располагают на заданных расстояниях от чувствительного элемента. Техническим результатом изобретения является повышение помехозащищенности, достоверности измерений и надежности детектора нейтронов, а также возможности обеспечения неэлектрическими средствами требуемого порога срабатывания при запуске регистрирующей аппаратуры. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ регистрации импульсного нейтронного потока, заключающийся в том, что воздействуют указанным потоком на чувствительный элемент, в состав которого входит делящийся под действием нейтронов материал, преобразуют тепловую энергию чувствительного элемента в электрический сигнал, по характеристикам которого судят о параметрах регистрируемого потока, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполняют из материала с эффектом памяти формы, а преобразование тепловой энергии в электрический сигнал осуществляют путем последовательных преобразований тепловой энергии в механическую энергию формовосстановления чувствительного элемента и механической энергии в электрический сигнал, причем последнее преобразование осуществляют с помощью пьезоэлектрических преобразователей, которые располагают на заданных расстояниях от чувствительного элемента.2. Детектор нейтронов, содержащий чувствительный элемент из материала, в состав которого входит делящийся под действием нейтронов материал, и энергонезависимый преобразователь энергии с электрическим выходом, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен из материала с эффектом памяти формы, энергонезависимый преобразователь включает два одинаковых пьезоэлектрических генератора, включенных электрически параллельно встречно, при этом чувствительный элемент установлен с возможностью взаимодействия с указанными генераторами в процессе своего формовосстановления при превышении потоком нейтронов критического уровня через дополнительно введенный упругий элемент, механически связанный с чувствительным элементом и размещенный с зазорами между пьезоэлектрическими генераторами.