Нейтронная ионизационная камера деления Советский патент 1985 года по МПК H01J47/12 G01T3/00 

I1 Предложенная нейтронная ионизационная камера деления (и дальнейшем - камера) относится к ядерному приборостроению и может быть применена для измерения мощности реактора по плотности потока нейтронов пропорциональной мощности реакторов. При измерении камерой плотности потока нейтронов возникают погреш HoCTHj связанные с внешним и внутренним гамтча-излучением,, бета-излуче нием накопленных внутри камеры продуктов деления и активации, альфаизлучением радиатора-делящегося вещества и выгоранием радиатора. С вы горанием радиатора погрешность измерения плотности потока нейтронов рас тет со временем. Результаты эксплуатации показываю что чувствительность камеры к тепловым нейтронам с радиатором например из урана - 235 при плотности потока нейтронов 02 нейтрон падает за оди грд на 20%. В зависимости от режима работы камеры импульсного или токового - погрешность измерения плотности потока нейтронов из-за наличия фона уменьшают соответственно путем дискриминации импульсов от альфа-, бета-частиц и гамма-излучения или путем компенсации фоновой составляющей тока Фоновый ток от альфа-частиц компенсируют постоянным источником тока, Фоновьш ток от бета- гамма-излучения компенсируют путем введения в камеру дополнительного объема, создающего ионизационный ток О1 всех составляющих излучения з кроме альфа-частиц радиатора и осколков деления. Разность ионизационных токов от основного и дополнительного объемов пропорциональна измеряемому эффекту-плотпости потока нейтронов. При измерениях плотности потока нейтронов камерами деления возникают трудности связанные с внесением поправки на выгорание радиатора. Поправку на .выгорание радиатора обыч но вносят путем сравнения показаний рабочей камеры с эталонной, что требует дополнительной аппаратуры и обо рз/дования при замене рабочей камеры на эталонную. Известиа камера с одним объемом содержащая корпус,, высоковольтньй и сигнальный электроды и газовое наполнение. На поверхностях элект6родов расположен радиатор - слой де лящегося вещества. Эта камера работает в импульсном и в токовом режимах 1. Недостаток этой камеры состоит в наличии больших фоновых токов обусловленных наведенным внешним и внутренним гамма-излучением, бетаизлучением продуктов деления и активации накопленных внутри камеры, что вносит большую погрешность в измерение плотности потека нейтронов, наружная пропорциональность между показанием камеры и мощностью реактора . Известна также импульсно-токовая камера с тремя плоскопараллельными электродами, содержащая корпус, основной и дополнительный объемы, образованные положительным и сигнальным электродами и тем же сигнальным и отрицательным электродами и газовое наполнение 21, На поверхностях электродов в основном объеме расположен радиатор - слой делящегося вещества, в дополнительном объеме радиатора нет. В результируюидем токе с сигнального электрода составляющая от внешнего гамма-излучения уменьшена вследствие компенсации. Недостатком такой камера является также большая погрешность, несмотря на нер;оторое уменьшение влияния BHeujHero гамма-излучения, чус1витель ность к га1чма-; злучению равна 10 из-за различного среднего атомного номера материала электродов с радиатором и без него. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является нейтронная импульсно-токовая камера деления, содержащая корпус, в котором установлены положительный сигнальный, отрицательный электроды, выполненные в виде плоскопараллельных пластин, основной и дополнительной объемы, образованные соответственно отрицательным и сигнальным и тем же сигнальным и положительным электродами, газовое наполнение, радиатор, сенный на поверхность электродов ос- . новного объема {з. В камере частично заменен материал отрицательного электрода: нержавеюа ую сталь на тантал Благодаря такой частичной замене материала отрицательного электрода достигнуто уменьшение чувствительности к гаммаvl3 А излучению до 10 Р/ч Уменьшение чувствительности камеры к гамма-излучению снижает погрешность измерения плотностл потоков нейтронов, однако погрешность измере ния, связанная выгоранием радиатора остается на прежнем уровне. Цель изобретения - повьш1ение точности измерения путем получения возможности учета выгорания радиатора. Цель достигается тем, что в нейтронной ионизационной камере деления содержащей корпус, в котором установ лен положительный, сигнальный, отрицательньй электроды, выполненные в виде плоскопараллельных пластин, основной -и дополнительный объемы, образованные соответственно отрицательным и сигнальным и тем же сигнал ным и положительным электродами, газовое наполнение, радиатор, нанесенный на поверхность злектродов основкого объема, упомянутый радиатор нанесен также по крайней мере на одну из пластин электродов дополнительного объема и закрыт пластиной, в которой выполнено по крайней мере одно колли мационное отверстие, причем диаметр отверстия и толщина пластины определяются следующим выражением: 1 SR + I -x|d2 «- 1 где u толщина слоя радиатора; Р., - длина пробега осколков в радиаторе без остаточного пробега, -необходимого для регистрации осколков; SR - минимальная длина пробега осколков в газе камеры, не обходимая для их регистрации 1 - толщина дополнительной пластины с коллршационным отверстием;d - диаметр коллимационного от верстия. Сущность изобретения заключается в том, что предложенная конструкция камеры позволяет регистрировать ней троны из двух объемов, чувствительность которых к нейтронам по-разном зависит от выгорания радиатора. Предложенная конструкция камеры практически не изменяет чувствитель ность камеры к нейтронам в токовом режиме по сравнению с прототипом, так как площадь коллимационных отверстий в пластинах электродов дополнительного объема значительно меньше (порядка на два - три) открытого слоя радиатора в основном объеме. Чувствительность камеры к фоновому бета-, гамма-излучению также практически не изменяется, так как разница в потере энергии бета-, гамма-излучения в электродных пластинах незначительна. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой камеры; на фиг.2 - иллюстрациия выхода осколков деления в газовое наполнение объемов камеры. Камера состоит из герметичного корпуса 1, внутри которого установлены электроды, выполненные в виде плоскопараллельных пластин, расположенных в следующем порядке: отрицательный 2, сигнальный 3, положительный 4. Камера заполнена газом 5. Основной объем 6 образован положительнь1м 4 и сигнальнь М 3 электродами. На поверхности пластин электродов основного объема 6 нанесен слой радиатора 7 - делящегося вещества урана-235, -толщиной 3 мг/см. Дополнительный объем 8 образован сигнальным 3 и отрицательным 2 электродами. В этом объеме на электроде 3 нанесен также радиатор 7, который закрыт дополнительной пластиной 9 с коллимациоиньми отверстиями. Электродные пластины 2, 3 и 4 сделаны из нержавеющей стали, толщина пластины 0,45 мм. Диаметр коллимационных отверстий 0,6 мм. Общая площадь открытого радиатора в основном объеме 1000 см. Общая площадь радиатора в коллимационных отверстиях 1,1 см, Устройство работает следующим образом. При делении ядер радиатора 7 в основном 6 и дополнительном 8 объемах возникают импульсы тока, интенсивность регистрации которых по-разному зависит от выгорания радиатора. Интенсивность регистрации импульсов (чувствительность к нейтронам) в дополнительном объеме 8 уменьшается с выгоранием радиатора 7 линейно из-за наличия коллимационных отверстий 9, выдел.чощих постоянную долю из всех разующихся в слое осколков, В основ

НЕЙТРОННАЯ ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМКРА ДЕЛЕНИЯ, содержащая корпус, в котором установлены положительный, сигнальный, отрицательный электроды, выполненные в виде плоскопарал- лельных пластин, основной и дополнительный объемы, образованные соответственно отрицательным и сигнальным, сигнальным и положительным электродами, газовое наполнение, радиатор, нанесенный на поверхность электродов основного об1;ема, отличающаяся тем, что. с целью повышения точности измерения путем по.}учения возможности учета выгорания ралиатора, указанный радиатор нанесен также по крайней мере на одну из пластин электродов дополнчтельного объема и закрыт пластиной, в которой выгтолнено по крайней мере одно коллимационное отверстие, причем диаметр отверстия и толпщна пластины опродепяются следующими выражениями д Е . S R 4d2 -TIT -I + (Л где i R. толщина слоя радиатораj длина пробега осколков в радиаторе без остаточного пробега, необходимого для регистрации осколков; минимальная длина пробега осколков в газе камеры, 00 необходимая для их регистto рации; 1 - толщина дополнительной плас1чЭ Ю с коллимационным отверстием; О) d диаметр коллимационного отверстия.