ДАТЧИК КОНТРОЛЯ ИОНИЗИРОВАННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ В ГАЗЕ Советский патент 1994 года по МПК G01T1/167 G01T7/08 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в системах контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов, более конкретно для контроля радиоактивных продуктов в газе.

Известный детектор радиоактивных продуктов, содержащихся в газе, содержит неподвижный корпус, камеру осаждения, детектор, электрод в виде диска с собирающей частью, которая представляет собой кольцевой периферийный участок его поверхности, обращенный к камере осаждения и детектору. Электрод кинематически связан с приводом с возможностью оcущеcтвления шаговых поворотов от камеры осаждения к детектору.

Известный детектор радиоактивных продуктов, содержащихся в газе, не может быть применен для обнаружения малых изменений количества радиоактивных продуктов вследствие высокой фоновой активности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик контроля ионизированных радиоактивных продуктов в газе, содержащий неподвижный корпус, камеру осаждения, детектор, электрод в виде диска с кольцевой периферийно собирающей частью и привод шаговых поворотов электрода от камеры осаждения к детектору.

Недостатком известного датчика является наличие значительной фоновой составляющей выходного сигнала в случае контроля высокоактивного газа. Величина фоновой составляющей определяется активностью того количества осажденных ионов, которое осталось после естественного распада за время между двумя повторными осаждениями на один и тот же участок собирающей части электрода. Следовательно, чем больше участков осаждения можно разместить на собирающей части электрода, тем больше времени уйдет на естественный распад осажденных ионов и тем меньше будет их фоновая активность. Однако в известном датчике количество участков осаждения ограничено диаметром электрода, что и является причиной их высокой фоновой активности. Увеличивать их количество путем увеличения диаметра электрода нерационально, так как в этом случае возрастает количество радиоактивного газа внутри датчика, активность которого начнет регистрироваться детектором в виде того же фона. Это в конечном счете увеличивает погрешность результатов измерений датчика при регистрации малых изменений количества радиоактивных продуктов в газе.

Целью изобретения является уменьшение погрешности результатов измерений за счет снижения фоновой активности участков осаждения путем увеличения их количества без увеличения диаметра электрода.

Указанная цель достигается тем, что в датчике, содержащем корпус, камеру осаждения, детектор, электрод в виде диска с собирающей частью и привод шаговых поворотов электрода от камеры осаждения к детектору, собирающая часть электрода выполнена в виде симметрично установленных относительно его центра дополнительных дисков с механизмом синхронного вращения относительно электрода. Камера осаждения и детектор размещены в тех местах корпуса, под которыми последовательно устанавливается в начале и конце шагового поворота электрода один и тот же периферийный участок поверхности одного из дополнительных дисков. При этом количество дополнительных дисков равно отношению произведения прямого угла на целое положительное число к углу шагового поворота электрода. Механизм синхронного вращения дополнительных дисков выполнен в виде зубчатой передачи, содержащей шестерни в количестве, равном количеству дополнительных дисков, кинематически связанных с одним колесом, причем шестерни установлены по одной на каждом дополнительном диске, а колесо неподвижно установлено на корпусе и по центру электрода, и, кроме того, дополнительные диски установлены в расточках, которые выполнены на электроде.

На фиг. 1 изображен датчик в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Датчик состоит из неподвижного корпуса 1, камеры 2 осаждения, детектора 3, электрода 4 в виде диска и привода 5 шаговых поворотов электрода 4 от камеры 2 осаждения к детектору. Собирающая часть электрода 4 выполнена в виде симметрично установленных относительно его центра дополнительных дисков 6, снабженных механизмом синхронного вращения относительно диска, выполненным в виде шестерней 7, установленных на дисках 6 и кинематически связанных с колесом 8, неподвижно закрепленным на корпусе 1. Дополнительные диски 6 размещены в расточках а электрода 4.

Датчик работает следующим образом. Контролируемый газ, содержащий ионизированные продукты деления (рубидий и цезий), входит в камеру 2, к которой подведено положительное напряжение. Выходя из нее, газ проходит через узкий кольцевой зазор между ее концом и небольшим участком поверхности одного из дополнительных дисков 6, благодаря чему положительные ионы (радиоактивные рубидий и цезий) под действием электрического поля осаждаются на этом участке. По истечении определенного времени напряжение отключают от камеры 2 осаждения и осуществляют шаговый поворот электрода 4. При этом осажденные ионы (участок осаждения) переместятся под детектор 3, который будет измерять их β-активность, а под камерой 2 осаждения окажется аналогичный участок, но уже другого диска 6. Процессы измерения и осаждения совмещены по времени. Таким образом, все участки осаждения разместятся на периферии дополнительных дисков 6.

Количество дополнительных дисков 6 равно отношению произведения прямого угла на целое положительное число к углу шагового поворота электрода 4.

Камера 2 осаждения и детектор 3 размещены в местах корпуса 1, под которыми последовательно устанавливается в начале и конце шагового поворота электрода 4 один и тот же периферийный участок поверхности одного из дополнительных дисков 6.

Предложенный датчик имеет лучшие измерительные характеристики за счет уменьшения погрешности результатов измерения по сравнению с известным, поэтому что в нем снижена фоновая активность участков осаждения, увеличено их количество. В зависимости от выбранных геометрических пропорций различных элементов (диаметров электрода, дополнительных дисков, их количества, размеров выходной части камеры осаждения и т.д.), количество участков осаждения можно увеличивать в 1,5-2 раза, благодаря чему уровень фоновой активности может быть снижен не менее, чем на 20% по сравнению с известным датчиком.

ДАТЧИК КОНТРОЛЯ ИОНИЗИРОВАННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ В ГАЗЕ, содержащий корпус, камеру осаждения, детектор, электрод в виде диска с собирающей частью и привод шаговых поворотов электрода от камеры осаждения к детектору, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности результатов измерения за счет снижения фоновой активности участков осаждения путем увеличения их количества без увеличения диаметра электрода, собирающая часть электрода выполнена в виде симметрично установленных относительно его центра дополнительных дисков с механизмом синхронного вращения относительно электрода, а камера осаждения и детектор размещены в тех местах корпуса, под которыми последовательно устанавливается в начале и конце шагового поворота электрода один и тот же периферийный участок поверхности одного из дополнительных дисков.