Устройство для мониторирования нейтронных потоков скважинных генераторов Советский патент 1979 года по МПК G01V5/00 

Изобретение относится к области ядерной геофизики, а именно к устрой ствам для контроля и измерения нейтронных потоков малогабаритных генер торов нейтронов, помещенных в скважи ный геофизический снаряд. Известны устройства для измерения нейтронных потоков в широком диапазо не энергии нейтронов (0,1-10 МэВ) , . в частности потоков от импульсных нейтронных генераторов, основанные на принципе замедления быстрых нейтронов до тепловых скоростей с последующей регистрацией этих тепловых нейтронов 1. Такие детекторы нейтронов состоят в основном из замедлителя (полиэтилен, парафин), окружающего пропорцио нальный или сцинтилляционный счетчик выход которого через предусилитель подсоединен к индикаторному прибору. Эти устройства просты и надежны, обладают сравнительно высокой точность в Измеряемом диапазоне потоков, мало габаритны и транспортабельны, а измерения с их помощью не подвержены влиянию электромагнитных наводок от импульсных напряжений в генераторах нейтронов. Однако диапазон измеряемых нейтронных потоков таких устройств не удовлетворителен по отношению к диапазону нейтронных потоков генераторов, достигающему величины . Известен детектор нейтронов, содержащий блок регистрации, источникпитания и усилитель, а также индикаторный прибор с соединительным кабелем. Блок регистрации включает в себя защитный замедлитель, охватывающий с боковой стороны и дна цилиндрический стакан из поглощающего тепловые нейтроны вещества, при этом стакан заполнен до уровня, меньшего чем его глубина, рабочим замедлителем. В торце рабочего замедлителя, обращенном к потоку быстрых нейтронов, имеются цилиндрические полости для улучшения постоянства чувствительности детектора в широком диапазоне энергий нейтронов. Рабочий замедлитель окружает счетчик тепловых нейтронов , расположенный по оси блока и подключенный к источнику питания, и усилитель. Весь блок;регистрации окружен ТОНКОЙ металлической оболочкой, защищающей его от га ма-фона и электромагнитных наводок 2. Конструкция детектора позволяет осуществить направленную регистрацию

нейтронов, что важно для мониторирования потоков скважинных генераторов помещенных в геофизический снаряд.

Диапазон измеряемых потоков таког детектора определяется главным образом возможностями счетчика,тепловых нейтронов и возможным диапазоном изменения расстояния от счетчика до излучателя нейтронов. Снизу это расстояние ограничено конструкцией детектора и составляет величину не менее О ,.3 м, а максимальное расстояние определяется влиянием отраженных нeйтpoнoв регистрируемых детектором .сильно снижающих точность измерений Поэтому диапазон измеряемых нейтронных потоков таким детектором, используемым в качестве монитора выхода скважинных генераторов нейтронов, составляет н/с. Кроме того, перемещение детектора снижает оперативность измерений или усложняет конструкцию монитора на основе такого детектора.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона измерения нейтронных потоков, а также повышение точности и оперативности мониторирования выхода скважинных генераторов нейтронов.

Это достигается тем, что рабочий замедлитель разделен на секции перегородками, выполненными из поглотителя тепловых нейтронов, с отверстиями,соединяющими секции, при этом в секциях размещены счетчики тепловых нейтронов, а в усилительный блок введены переключатель поддиапазонов и формирователь импульсов, выход которого подключен к блоку индикации, снабженному дистанционным переключателем поддиапазонов измерения.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Монитор состоит из блока 1 регистрации, блока 2 питания и усиления и блока 3 индикации. Блок регистрации содержит ряд счетчиков 4 тепловых нейтронов, рабочий замедлитель 5 из водородсодержащего вещества, поглощающую тепловые нейтроны оболочку в форме цилиндрического стакана 6, поглощающие тепловые нейтроны перегородки 7 с отверстиями, защитный водороде о держащий замедлитель 8 и защитную металлическую оболочку 9, На торце рабочего замедлителя 5, обращенного к потоку быстрых нейтронов, имеются цилиндрические полости .10, К блоку 1 регистрации пристыкован блок 2, содержащий переключатель 11 поддиапазонов, источник 12 питания счетчиков, усилитель 13 и формирователь 14 импульсов. Блок 3 индикации содержит индикаторный прибор 15 и дистанционный переключатель 16 поддиапазонов, связанный с переключателем 11 поддиапазонов. Связь блоков 2 и 3 осуществляется посредо твом экранированного кабеля 17.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 регистрации располагают так, чтобы сторона его, свободная от замедлителя 8, была обращена к мониторируемому нейтронному генератору, а ось цилиндрического стакана 6 проходила через элемент генератора, излучающий.нейтроны. Попавшие в апертуру монитора быстрые нейтроны без ослабления проходят сквозь оболочку 9 и замедляются до тепловых скроостей в замедлителе 5, Часть этих нейтронов поглощается веществом стакана бив перегородке 7, другая - проходит в следующую секцию блока регистрации, а оставшаяся - попадает в рабочий объем счетчика 4, создавая на его выходе электрические сигналы. Включение нужного счетчика 4 осуществляется переключателем 11 поддиапазонов, который управляется дистанционно из блока индикации дистанционным переключателем 16. Чем вы1.ие поток нейтронов, тем более дальним от входа быстрых нейтронов в блок 1 счетчиком производится измерение. Последовательно измерение каждым из счетчинов 4 позволяет мониторировать нейтронные потоки в частично перекрывающихся поддиапазонах, а общий диапазон расширяется. Поглощающие перегородки 7 с отверстиями создают одинаковые условия регистрации во всех секциях, а величины поддиапазонов определяются толщиной перегородок и величиной отверстий в них. Сигнал с выхода счетчика 4 усиливается усилителем 13 и поступает на вход формирователя 14 импульсов, С выхода формирователя через экранированный кабель 17 на вход индикаторного прибора 15 поступают одинаковые прямоугольные импульсы которые перерабатываются, и прибор 15 дает информацию о нейтронном выводе. В качестве индикаторного прибора могут быть использованы осциллограф , пересчетный или стрелочный приборы.

Нейтроны, не попавшие в апертуру монитора, но за счет отражения от окружающих предметов попадающие в блок регистрации через оболочку 9 и замедлитель 8, замедляются в нем до . тепловых скоростей и поглощаются стаканом 6, не оказывая влияния на измерение,

Наличие внутри поглощающего стакана поглощающих нейтроны перегородок с отверстиями и размещение в образовавшихся секциях независимых счетчиков тепловых нейтронов позволяет поднять верхний предел динамического диапазонаМониторируемых потоков до величины 10 н/с. Отсутст5 вне необходимости передвижения блока