Малогабаритная ионизационная камера Советский патент 1976 года по МПК G01T3/00 

Изобретение относнтся к области измерений высокоинтенсивного нейтронного и гамма-излучения в условиях высоких температзф в активных зонах ядерных реакторов.

Известна малогабаритная ионизационная камеpa с линией связи из триаксиального кабеля герметично введенного в корпус камеры и состоящего из центральной токоведущей металлической жилы, металлической наружной оболочки и промежуточной металлической коаксиальной оболочки, отделенной изоляцией от центральной жилы и наружной оболочки

Промежуточная оболочка кабеля находится но отношению к заземленной оболочке под напряжением, равным напряжению на центральной жиле, и играет роль охранного электрода, существенно снижающего требования к величине сопротивления изоляции кабеля.

Собирающий центральньш электрод камеры, который может быть покрыт нейтронно-чувствительным веществом, например,делящимся материалом или бором, соединен с центральной жилой кабеля и закреплен в корпусе камеры на опорнодистанционирующих изоляторах, которые соприкасаются как с высоковольтным центральным электродом, так и с заземленными корпусом камеры.

Таким образом охранный электрод применен здесь только в линии связи собирающего электрода камеры.

Недостатком такой конструкции являются повышенные требования к сопротивлению опорно-дистанционирующих изоляторов. Уменьшение сопротивления изоляции между собирающим электродом и корпусом камеры обычно привогхит к искажениям полезного сигнала и к выходу камеры из строя.

Поскольку в тяжелых температурные и радиационных условиях активной зоны ядерного реактора часто наблюдается ухудшение изоляции, такая конструкция не обеспечивает достаточной надежности.

Возможность ухудшения изоляции камеры возрастает при увеличении длины рабочей полости камеры и соотвественно числа дистанционирующих изоляторов, что необходимо в тех случаях, когда камера должна контролировать суммарный уровень излучения по высоте канала, в котором она уста нов лена.

Целью изобретения является снижение требований к сопротивлению изоляционных материалов, и, следовательно, повышение надежности работы камеры в условиях интенсивных полей ионизирующих излучений и высоких температур, а также

обеспечение надежной работы камеры при больших длинах ее рабочей полости, путем создания конструкции, позволяющей существенно снизить требования к сопротивлению изоляции собирающего электрода, находящегося в условиях активной зоны ядерного реактора.

Эта цель достигается путем размещения в корпусе по длине камеры трех коаксиальных электродов. При этом центральный электрод соединен с центральной токоведущей жилой триаксиального кабеля линии связи, цромежуточный охранный электрод соединен с промежуточной оболочкой триаксиалного кабеля, 1 золирован от центрального электрода камеры и отделен от корпуса камеры дискретно размещенными наружными дистанционирующими изоляторами.

Наружный собирающий электрод разбит по длине на секции, расположенные с зазором между наружными дистанционирующими изоляторами, отделенные изоляцией от промежуточного охранного электрода и газовым промежутком - от корпуса камеры. Собирающие электроды и его изоляция не соприкасаются с дистанционирующими изоляторами.

Секции наружного электрода электрически соединены изолированными перемычками с центральным электродом камеры и кабеля.

Каждая перемычка может быть расположена в отверстии, вьшолненном в наружном собирающем и промежуточном электродах камеры, присоединена одним концом к центральному электроду камеры, а другим к проводящей крыппсе, герметично закрьшающей отверстие в наружном собирающем электроде. Линия связи и рабочие электроды камеры вьшолнены на основе единого триаксиального кабеля. При этом центральный и промежуточньш электроды камеры служат продолжениями центральной жилы и промежуточной оболочки триаксиального кабеля линии связи.

Секции собирающего электрода и наружные изоляторы промежуточного электрода представляют собой отрезки наружной оболочки и изоляции кабеля, расположенной между наружным и промежуточным электродами. Эта изоляция уплотнена с открытых концов радиационно-стойкими герметизирующими изоляторами, в качестве которых используются плазмонапыленная керамика, армированная высокопрочным волокном, или специальные высокотемпературные радиащюнностойкие гермегики. Фиксация рабочего межэлектродного газового промежутка осуществлена с помощью дистанционирующих колец, закрепленных на отрезках наружной оболочки кабеля, служащих элементами наружных дистанционирующих изоляторов. Кроме того, дистанционирующие изоляционные элементы камеры, расположенные между собирающими электродами, выполнены из армированной высокопрочным волокном плазмонапыленной керамики, нанесенной на промежуточный охранный электрод.

На чертежЬ схематически изображена предлагаемая ионизационная камера.

Герметичный цилиндрический корпус 1 камеры и термостойкого и радиациошюстойкого проводящего материала приварен к переходнику 2, который, в свою очередь, припаян высокотемпературным припоем к наружной оболочке 3 триаксиального кабе ля. Оболочки зтого кабеля, вьшолняющего роль линии связи, соединены с измерительным прибором 4 и источником питания 5. В линии связи, вьшолненной из триаксиального кабеля, центральная токоведущая жила 6, промеж)гточная токоведущая оболочка 7 и наружная токопроводящая оболочка 3, изготовленные из коррозионностойкой стали, изолированы друг от друга спрессованной порощкообразной окисью магния 8,9. Центральный электрод 10 камеры является продолжением центральной токоведущей жилы 6 триаксиального кабеля, а промежуточный охранный электрод 11 продолжением промежуточной оболочки 7 кабеля.

По длине наружного электрода триаксиального кабеля в рабочей полости камеры удалены кольцеобразные участки оболочки кабеля, зчастки 12 наружной оболочки и изоляции 9 кабеля вместе с приваренными к ним дистанционирующими кольцами 13, образующими дистанционирующие изоляторы, отделяющие промежуточный электрод от корпуса 1 камеры.

Чередующиеся с учисткамя 12 участки 14 наружной оболочки электрически соединены перемычками 15с цен1ральным электродом 10 камеры и служат в качестве собирающего электрода камеры. Секции собирающего электрода расположены с зазором между дистанционирующими изоляторами. Зазоры, образованные за счет удаления кольцеобразных участков наружной оболочки кабеля и ее изоляции, исключают соприкосновение изоляции собирающего электрода с дистанционирующими изоляторами. Поверхность наружного собирающего электрода для регистрации нейтронного излучения покрьгга слоем делящегося материала.

Таким образом, рабочие электроды камеры и линия связи вьшолнены на основе единого триаксиального кабеля.

Дистанционирующие изоляторы между охранным электродом и корпусом вьшолнены в виде армированной высокопрочным волокном плазмонапыленной керамики, нанесенной на промежуточный электрод между секциями собирающего электрода.

Перемычка 15 из коррозиониостойкой стали расположена в отверстии, в наружном и промежуточном злектродах, и приварена одним концом к центральному электроду 10, а другим - к профилированной крышке 16 из того же материала, герметично приваренной, в свою очередь, к наружному собирающему электроду 14. Таким образом, последний сохраняет свои геометрические размеры, имеющие место до проделки отверстия. Перемычка 15 изолирована от промежуточного электрода 11 изоляцией 17 из окиси магния. Рабочая полость камеры заполнена инертным газом через штенгель 18, закрываемый колпачком 19. Торцовая поверхность изоляции 9, находящейся под отрезками 12 наружной оболочки кабеля, являющимися составной частью наружных дистанционирующих изоляторов, уплотнена радиационностойким составом 20, предохраняющим спрессованную окись магния от высьшания. С целью герметизации по газу рабочей полости камеры, торцовая поверхность изоляции между его наружной оболочкой и промежуточным электродом в месте ввода триаксиального кабеля внутрь корпуса, а также открьггые участки изоляции на торцах собирающих электродов герметизированы армированной плазмонапыленной керамикой 21. Устройство работает следующим образом. От источника питания 5 через ннзкоомный измерительный прибор 4 напряжение подается на центральную токоведущую жилу 6 триаксиального кабеля и, следовательно, на центральный электрод 10 камеры и через контактную перемычку 15 на участок 14 наружной оболочки кабеля, вьшолняющий роль собирающего электрода ионизационной камеры. Одновременно от источника питания, минуя измерительный прибор, высокое напряжение, равное напряжению на собирающем электроде 14, подается на промежзггочную оболочку 7 кабеля, и, следовательно, на охранньш электрод 11. При реализации такой камеры с триаксиальным кабелем существенно уменьшается величина токов утечки по изоляции 9 собирающего электрода 14, так как между этим электродом и охранным электродом 11 разность электрических потенциалов близка к нулю. Токи утечки по изоляции между охранным электродам 11 и корпусом 1 только нагружают источник питания и не влияют на показания измерительного прибора, регистрирующего ток ионизации в камере. В случае разуплотнения герметиков 20 и 21 во время работь- амеры, утечка газа из рабочего объема камеры и результирующее изменение ее чувствительности сводятся к допустимому минимуму благодаря наличию дублирующих герметизнрзт щих изоляторов 22. Формула изобретения 1. Ионизационная камера, предназначенная для измерения например, в активной зоне ядерного реактора уровня гамма-излучения или нейтронного излучения с нанесенным в последнем случае на электрод нейтронно-чувствительным веществом, содержащая линию связи из герметично введенного в корпус камеры триаксиального кабеля с центральной токоведущей жилой, соединенной с центральным электродом камеры, отличающаяся тем, что, с целью повьппения надежности длинномерной камеры в условиях длительного воз действия интенсивных полей излучения и высоких температур за счет снижения требований к сопротивлению изоляционных материалов, в корпусе по длине камеры установлены три коаксиальных электрода: наружный собирающий, промежуточный охранный и центральньш, и размещены они таким образом, что промежуточный охранный электрод, соединенный с промежуточной оболочкой триаксиального кабеля, отделен наружными дистанционирующими изоляторами от корпуса и внутренними изоляторами от центрального электрода, с которым соединен изолированными токопроводящими перемычками наружный собирающий электрод, разделенный по длине на расположенные с зазором между наружными дистанционирующими изоляторами секции, которые отделены изоляторами от промежуточного охранного электрода, а от корпуса камеры - газонаполненным промежутком, причем нейтронно-чувствительное вещество нанесено на наружный собирающий электрод. 2.Камера по п. 1, о т л и-ч а ю щ а я с я тем, что линия связи и электроды камеры вьшолнены на основе единого триаксиального кабеля, так что промежуточный и центральньш электроды камеры представляют собой продолжение промежуточной оболочки и центральной токоведущей жилы TI иксиального кабеля линии связи, а чередующиеся секции собирающего электрода и наружных дистанционирующих изоляторов вьшолнены в виде отрезков наружной оболочки триаксиального кабеля и его изоляции, расположенной между наружной и промежуточной оболочками кабеля, причем открытые торцы секций дистанционирующих изоляторов уплотнены радиационно-стойкими составами, а фиксация рабочего межэлектродного газового промежутка осуществлена с помощью дистанционирующих колец, закрепленных на отрезках наружной оболочки кабеля, служащих элементами наружных дистанционирующих изоляторов. 3.Камера по п п. 1и 2, отличающаяся тем, что изолированная от промежуточного электрода токопроводящая перемычка, осуществляющая электрические соеданения центрального электрода камеры с наружным собирающим электродом, расположена в отверстии, вьшолненнсм в наружном собирающем и промежуточном электродах камеры и присоединена одним концом к центральному электроду камеры, а другим - к проводящей крыщке, герметично закрывающей отверстие в наружном собирающем электроде. 4.Камера попп. 1- 3, отличающаяся тем, что, с целью герметизации по газу рабочего объема камеры, открытый участок изоляции кабеля между его наружной и промежуточной оболочками в месте ввода триаксиального кабеля внутрь корпуса камеры, а также ожрытые участки изоляции на торцах собирающих электродов герметизированы армированной плазмонапыленной керамикой. 5.Камера попп. 1,3и4,отличающаяся