СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ЭМИССИОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ НЕЙТРОНОВ Российский патент 2013 года по МПК G01T3/00 

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к калибровке эмиссионных детекторов нейтронов для внутривенного контроля распределения энерговыделения в ядерных реакторах.

Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому является способ калибровки эмиссионных детекторов нейтронов, включающий измерение на работающем реакторе чувствительности детекторов, которые, в дальнейшем, используют как эталонные детекторы, по чувствительности которых определяют чувствительность калибруемых детекторов (см. Е.В.Филипчук, П.Т.Потапенко, В.В.Постников Управление нейтронным полем ядерного реактора, М.: Энергоиздат, 1981 г., стр.179).

Указанный способ калибровки, как показала практика, имеет невысокую точность (ошибка может достигать 4%). Также к существенным недостаткам этого способа следует отнести то, что его проведение связано с затратами реакторного времени и дозовыми нагрузками на персонал атомной станции, т.к. для калибровки каждого нового эмиссионного детектора его вместе с эталонным детектором необходимо помещать в нейтронный поток в ядерном реакторе.

Задачей, на достижение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении надежности и экономичности эксплуатации ядерных реакторов, снижении затрат на изготовление эмиссионных детекторов.

Техническим результатом, который будет получен при использовании заявленного способа, является повышение точности калибровки эмиссионных детекторов и, следовательно, точности, получаемых от них данных, снижение дозовых нагрузок на персонал при калибровке эмиссионных детекторов.

Указанный технический результат достигается тем, что согласно способа калибровки эмиссионных детекторов нейтронов, включающего измерение на работающем реакторе чувствительности детекторов, которые, в дальнейшем, используют как эталонные детекторы, по чувствительности которых определяют чувствительность калибруемых детектора, у эталонных эмиссионных детекторов, состоящих из коллектора и эмиттера, изготовленного из порошкообразной двуокиси гафния (HfO₂), заключенного в оболочку, измеряют вес эмиттера путем вычитания из общего веса оболочки и эмиттера веса оболочки, который определяют по формуле

, (Н), где

R_уд - удельное электрическое сопротивление материала оболочки эмиттера, (Ом·м);

ρ - плотность материала оболочки эмиттера, (кг/м³);

g - ускорение свободного падения, (м/с²);

L - длина оболочки эмиттера, (м);

R - электрическое сопротивление оболочки эмиттера, (Ом);

затем определяют зависимость между чувствительностью эталонных детекторов и весом их эмиттеров, после чего определяют чувствительность калибруемых эмиссионных детекторов по формуле

η=AP_эмит+B, (A·c), где

P_эмит. - вес материала эмиттера, (Н);

А - коэффициент, (А·с/Н);

В - коэффициент, (А·С);

причем вес эмиттеров калибруемых эмиссионных детекторов определяют также, как и вес эмиттеров эталонных детекторов, а значения коэффициентов А и В выбирают в диапазоне от 8,8·10² до 10,6·10² и от 7,6 до 9,2 соответственно.

Заявляемый способ может быть раскрыт на примере калибровки эмиссионных детекторов нейтронов для реактора РБМК.

Эмиссионные детекторы нейтронов изготавливают из кабеля-датчика, который представляет собой металлический коллектор и эмиттер в виде порошка двуокиси гафния (HfO₂), заключенного в оболочку из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т, отделенные друг от друга изоляционным материалом, например окисью магния. Обычно кабель-датчик поставляется в виде бухт длиной около 100 м. Для удобства осуществления калибровки длину заготовок эмиссионных датчиков из кабеля-датчика увеличивают на длину отрезка, который отрезают от каждой заготовки и используют в качестве образца-свидетеля.

Партию эмиссионных детекторов, которые в дальнейшем используют как эталонные детекторы, помещают на некоторое время в нейтронный поток ядерного реактора и измеряют их чувствительность.

Затем из эталонных детекторов механическим способом извлекают их эмиттеры в оболочке. Взвешивают эмиттеры вместе с оболочками. После этого определяют вес оболочки каждого эмиттера по формуле

, (H), где

R_уд - удельное электрическое сопротивление материала оболочки эмиттера образца-свидетеля, Ом·м;

ρ -плотность материала оболочки эмиттера образца-свидетеля, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

L - длина образца-свидетеля, м;

R - электрическое сопротивление оболочки эмиттера образца-свидетеля, Ом.

Затем определяют вес эмиттера путем вычитания веса оболочки из значения, полученного после первоначального взвешивания эмиттера с оболочкой. После этого определяют зависимость между чувствительностью эталонных эмиссионных детекторов и весом их эмиттеров.

Потом аналогичным образом измеряют веса эмиттеров образцов-свидетелей калибруемых эмиссионных детекторов и определяют чувствительность калибруемых детекторов по формуле

η=AP_эмит+B, где

η - нейтронная чувствительность калибруемого эмиссионного детектора, (А·с);

P_эмит - вес материала эмиттера, Н;

А - коэффициент, (А·с/Н);

В - коэффициент, (А·С);

причем значение коэффициента А выбирают в диапазоне от 8,8·10² до 10,6·10², а значение коэффициента В - от 7.6 до 9,2, определяют чувствительность калибруемых эмиссионных детекторов.

Предлагаемый способ позволяет осуществить калибровку детекторов со среднеквадратичной погрешностью ≈1%, что обеспечивает повышение точности измерения нейтронного потока в реакторах, а значит и их надежность.

Кроме того, по предлагаемому способу только часть эмиссионных детекторов для калибровки необходимо помещать в нейтронный поток в реакторе. Остальные же эмиссионные детекторы уже калибруются без установки детекторов в нейтронный поток, что, безусловно, выгодно, как с экономической стороны (сокращение использования реакторного времени), так и для сохранения здоровья обслуживающего персонала.

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к калибровке эмиссионных детекторов нейтронов для внутризонного контроля распределения энерговыделения в ядерных реакторах. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает измерение на работающем реакторе чувствительности детекторов, которые, в дальнейшем, используют как эталонные детекторы, по чувствительности которых определяют чувствительность калибруемых детекторов, отличающийся тем, что у эталонных эмиссионных детекторов, состоящих из коллектора и эмиттера, изготовленного из порошкообразной двуокиси гафния (НfO₂), заключенного в оболочку, измеряют вес эмиттера путем вычитания из общего веса оболочки и эмиттера веса оболочки, который определяют по формуле , (Н), где R_уд - удельное электрическое сопротивление материала оболочки эмиттера, (Ом·м); ρ -плотность материала оболочки эмиттера, (кг/м³); g - ускорение свободного падения, (м/с²); L - длина оболочки эмиттера, (м); R - электрическое сопротивление оболочки эмиттера, (Ом); затем определяют зависимость между чувствительностью эталонных детекторов и весом их эмиттеров, после чего определяют чувствительность калибруемых эмиссионных детекторов по формуле: η=AP_эмит+B, (А·с), где Р_эмит - вес материала эмиттера, (Н); А - коэффициент, (А·с/Н); В - коэффициент, (А·С); причем вес эмиттеров калибруемых эмиссионных детекторов определяют также, как и вес эмиттеров эталонных детекторов, а значения коэффициентов А и В выбирают в диапазоне от 8,8·10² до 10,6-10² и от 7,6 до 9,2 соответственно. Технический результат - повышение надежности ядерных реакторов.

Способ калибровки эмиссионных детекторов нейтронов, включающий измерение на работающем реакторе чувствительности детекторов, которые, в дальнейшем, используют как эталонные детекторы, по чувствительности которых определяют чувствительность калибруемых детекторов, отличающийся тем, что у эталонных эмиссионных детекторов, состоящих из коллектора и эмиттера, изготовленного из порошкообразной двуокиси гафния (HfO₂), заключенного в оболочку, измеряют вес эмиттера путем вычитания из общего веса оболочки и эмиттера веса оболочки, который определяют по формуле:

где R_уд - удельное электрическое сопротивление материала оболочки эмиттера, (Ом·м);
ρ - плотность материала оболочки эмиттера, (кг/м³);
g - ускорение свободного падения, (м/с²);
L - длина оболочки эмиттера, (м);
R - электрическое сопротивление оболочки эмиттера, (Ом),
затем определяют зависимость между чувствительностью эталонных детекторов и весом их эмиттеров, после чего определяют чувствительность калибруемых эмиссионных детекторов по формуле:
η=АР_эмит+В, (А·с),
где P_эмит - вес материала эмиттера, (Н);
А - коэффициент, (А·с/Н);
В - коэффициент, (А·С),
причем вес эмиттеров калибруемых эмиссионных детекторов определяют так же, как и вес эмиттеров эталонных детекторов, а значения коэффициентов А и В выбирают в диапазоне от 8,8·10² до 10,6·10² и от 7,6 до 9,2 соответственно.