Способ калибровки счетного канала реактиметра Российский патент 2021 года по МПК G01T1/00 

Изобретение относится к области реакторных измерений и может быть использовано в системах управления, контроля и защиты ядерных установок.

Известен способ калибровки счетного канала реактиметра [патент RU №2653163, опубл. 07.05.2018], включающий контроль плотности нейтронного потока в активной зоне ядерного реактора с помощью подключенной к счетному каналу реактиметра урановой камеры деления, перемещение регулирующего мощность реактора органа управления из одного положения в другое в направлениях, соответствующих снижению и увеличению мощности, и регулировку счетного канала реактиметра в импульсном режиме путем корректировки уровней дискриминации (второго и третьего) в области перехода реактиметра из токового в импульсный режим и обратно.

К недостаткам описанного способа относятся:

- не обеспечивается точность вычисления реактивности во всем диапазоне импульсного режима работы реактиметра;

- сложность и трудоемкость самой процедуры калибровки.

Недостаточно высокая точность обусловлена нарушением линейности передаточной характеристики импульсного канала реактиметра, подбор (регулировка) уровней дискриминации (второго и третьего) которого производится только в области стыковки токового и импульсного диапазонов (диапазон скорости счета от 1⋅10⁶ имп/с до 2⋅10⁶ имп/с). При таком способе настройки в импульсном режиме в диапазонах скорости счета от 10⁵ до 1⋅10⁶ имп/с и от 2⋅10⁶ до 10⁷ имп/с линейность передаточной характеристики импульсного канала реактиметра не обеспечивается, т.к. при уровне загрузки 10⁵ имп/с появляются наложенные импульсы, доля которых увеличивается с ростом загрузки, что приводит к возникновению просчетов импульсов и, тем самым, существенно снижается точность. По этой причине, в указанных диапазонах, не может быть обеспечена и точность вычисления реактивности. Кроме того, свойственная способу неопределенность выбора уровней дискриминации требует выполнения большого числа итераций по подбору 2-го и 3-го уровней дискриминации с целью получения заданных точностных характеристик линейности измерительного канала. Таким образом, указанный способ предполагает длительный по времени процесс калибровки счетного канала реактиметра, а это, в совокупности с необходимостью использования ядерного реактора в качестве источника нейтронов, делает процедуру калибровки реактиметра весьма трудоемкой и дорогостоящей.

Наиболее близким из известных технических решений, является способ калибровки счетного канала реактиметра [патент RU №2379710, опубл. 20.01.2010], включающий размещение подключенных к счетному каналу реактиметра гамма-детекторов в зоне излучения гамма-источников, поочередную установку первого и второго источника γ-излучения, определение расчетным путем активности каждого источника γ-излучения на момент испытаний, определение показаний калибруемого счетного канала при наличии второго источника γ-излучения и сравнение расчетного значения с показанием калибруемого счетного канала, подбор сочетания величины уровней дискриминации (второго и третьего) калибруемого счетного канала, при котором (сочетании) разность между расчетным значением и показанием калибруемого счетного канала не превышает установленных значений во всем диапазоне импульсного режима измерения (прим. Для реактиметров, как правило, установленное значение величины отклонения от линейности передаточной характеристики в импульсном диапазоне от 0,1 имп/с до 2⋅10⁶ имп/с не должно превышать значение ±10%).

Одним из главных недостатков способа-прототипа так же, как и способа-аналога, является его сложность и связанная с этим длительная по времени процедура калибровки реактиметра, главным образом, обусловленная свойственной способу неопределенностью подбора уровней дискриминации. С этим также связана и его невысокая точность.

Настоящее техническое решение позволяет расширить арсенал способов, предназначенных для калибровки счетного канала реактиметра, и направлено на создание способа, техническим результатом которого при его реализации будет повышение точности калибровки счетного канала в диапазоне от 0,1 до 107 имп/с импульсного режима работы, а также позволяющего упростить процедуру настройки импульсного канала и значительно снизить время проведения его калибровки.

Поставленная задача решается тем, что в способе калибровки счетного канала реактиметра размещают первый источник ионизирующего излучения на заданном расстоянии от детектора и определяют показания калибруемого счетного канала. Далее для второго, третьего и т.д. до n источников при поочередном их размещении на указанном от детектора расстоянии рассчитывают активность каждого из источников на момент испытаний и затем для каждого из них определяют расчетные значения скорости счета по отношению к измеренному значению, полученному для первого источника излучения. После этого последовательно, при наличии второго, третьего и т.д. до n источников определяют показания калибруемого счетного канала и значения активности каждого из упомянутых источников и вычисляют величину относительного отклонения показания калибруемого счетного канала от расчетного значения скорости счета, при этом используют формулу:

где i=1, 2, …, n - номер источника,

ΔN_i - величина относительного отклонения показаний калибруемого счетного канала от расчетного значения при установленном i-м источнике, %,

N_{i изм} - показание калибруемого счетного канала при установленном i-м источнике, имп/с,

N_{i расч} - расчетное значение скорости счета i-го источника, имп/с.

Далее полученные значения ΔN_i аппроксимируют функцией зависимости величины относительных отклонений от показаний калибруемого счетного канала в виде ΔN=ƒ_Δ(N_изм), которую затем используют для вычисления скорости счета по следующей формуле:

где зависимость N_вых=ƒ(N_изм) является корректировочной характеристикой просчетов импульсов.

Для способа калибровки счетного канала реактиметра возможны дополнительные варианты, в которых:

- расстояние между источником и детектором задают, исходя из условия, что значение показания калибруемого счетного канала при наличии первого источника находится в пределах интенсивности (0,9-1)⋅10³ имп/с,

- расчетные значения скорости счета для каждого второго, третьего и т.д. до n источников по отношению к измеренному значению, полученному для первого источника, определяют по формуле:

где Ai - активность i-го источника, причем диапазон расчетных значений скорости счета составляет от (0,9-1)⋅10³ до (0,9-1)⋅10⁷ имп/с.

Представленная совокупность признаков обеспечивает достижение технического результата, а именно - позволяет эффективно и с высокой точностью проводить калибровку импульсного канала, существенно упрощает и сокращает по времени процесс калибровки счетного канала реактиметра.

Условия, при которых возможна реализация способа:

- количество источников ионизирующего излучения должно быть не менее двух, максимальное количество источников - не ограничено;

- источники должны размещаться на одинаковом (заданном) расстоянии от детектора;

- для каждого источника определение активности должно проводиться на основе заранее известных (паспортных) данных.

Проверка работоспособности способа проводилась в поле излучений от пяти источников ионизирующего излучения.

Перед использованием первого, второго, третьего, четвертого и пятого источника ионизирующего излучения, производится определение активности каждого из источников с использованием их паспортных данных. Активность Ai каждого источника определяется по формуле:

Ai=Ai(0)⋅2^-t/T, где

Ai(0) - активность i-го источника на дату изготовления (t=0), Бк;

t - время распада, лет;

Т - период полураспада, лет.

Устанавливают первый источник ионизирующего излучения с активностью А₁ перед детектором. По показаниям N_{1 изм} калибруемой аппаратуры изменяют расстояние между детектором и источником для того, чтобы значение показаний находилось в пределах интенсивности (0,9-1)⋅10³ имп/с.

Определяют расчетные значения скорости счета относительно к измеренному значению N_{1 расч} = N_{1 изм} по формуле:

причем диапазон расчетных значений скорости счета должен составлять от (0,9-1)⋅10³ до (0,9-1)⋅10⁷ имп/с.

Удаляют первый источник излучения и устанавливают последовательно второй источник с активностью А₂, третий с активностью А₃, четвертый с активностью А₄ и пятый с активностью A₅, положение детектора остается прежним. Определяют показания N_{2 изм}, N_{3 изм}, N_{4 изм}, N_{5 изм} калибруемой аппаратуры.

Вычисляют величину относительных отклонений ΔN_2…5 показаний калибруемого счетного канала от их расчетных значений:

По полученным данным строят корректировочную характеристику счетного канала и аппроксимируют функцией зависимости величины относительных отклонений от показаний калибруемого счетного канала в виде: ΔN=ƒ_Δ(N_изм).

Последняя используется для вычисления скорости счета, по формуле (1).

Применение предлагаемого технического решения расширяет арсенал существующих способов калибровки импульсного каналы реактиметра и позволяет выполнять калибровку аппаратуры в диапазоне измерения скорости счета от 0,1 до 10⁷ имп/с, обеспечивая, тем самым, повышение точности калибровки в широком диапазоне измерений, и, кроме того, процедура калибровки импульсного канала реактиметра существенно упрощается и сокращается по времени.

Изобретение относится к области реакторных измерений и может быть использовано в системах контроля и управления ядерных реакторов. Размещают первый источник ионизирующего излучения на заданном расстоянии от детектора и определяют показания калибруемого счетного канала. Для второго, третьего и т.д. до n источников при поочередном их размещении на указанном от детектора расстоянии рассчитывают активность каждого из источников на момент испытаний и для каждого из них определяют расчетные значения скорости счета по отношению к измеренному значению, полученному для первого источника излучения. Последовательно, при наличии второго, третьего и т.д. до n источников определяют показания калибруемого счетного канала и значения активности каждого из упомянутых источников и вычисляют ΔN_i - величину относительного отклонения показания калибруемого счетного канала от расчетного значения при установленном i-ом источнике. Полученные значения ΔN_i аппроксимируют функцией зависимости величины относительных отклонений от показаний калибруемого счетного канала и вычисляют скорость счета. Технический результат - повышение точности калибровки счетного канала во всем диапазоне импульсного режима работы реактиметра, упрощение и ускорение процедуры калибровки импульсного канала реактиметра. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ калибровки счетного канала реактиметра, заключающийся в том, что размещают первый источник ионизирующего излучения на заданном расстоянии от детектора и определяют показания калибруемого счетного канала, далее для второго, третьего и т.д. до n источников при поочередном их размещении на указанном от детектора расстоянии рассчитывают активность каждого из источников на момент испытаний, затем для каждого из них определяют расчетные значения скорости счета по отношению к измеренному значению, полученному для первого источника излучения, после чего последовательно, при наличии второго, третьего и т.д. до n источников определяют показания калибруемого счетного канала и значения активности каждого из упомянутых источников, затем вычисляют величину относительного отклонения показания калибруемого счетного канала от расчетного значения по формуле:

где i=1, 2, …n - номер источника,

ΔN_i - величина относительного отклонения показаний калибруемого счетного канала от расчетного значения при установленном i-м источнике, %,

N_{i изм} - показание калибруемого счетного канала при установленном i-м источнике, имп/с,

N_{i расч} - расчетное значение скорости счета i-го источника, имп/с;

полученные значения ΔN_i аппроксимируют функцией зависимости величины относительных отклонений от показаний калибруемого счетного канала в виде: ΔN=ƒ_Δ(N_изм), которую используют для вычисления скорости счета по следующей формуле:

где зависимость N_вых=ƒ(N_изм) является корректировочной характеристикой просчетов импульсов.

2. Способ по п. 1, в котором расстояние между источником и детектором задают, исходя из условия, что значение показания калибруемого счетного канала при наличии первого источника находится в пределах интенсивности (0,9-1)⋅10³ имп/с.

3. Способ по п. 1, в котором расчетные значения скорости счета для каждого второго, третьего и т.д. до n источников по отношению к измеренному значению, полученному для первого источника, определяют по формуле:

где Ai - активность i-го источника, причем диапазон расчетных значений скорости счета составляет от (0,9-1)⋅10³ до (0,9-1)⋅10⁷ имп/с.