ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА Советский патент 1994 года по МПК G01T1/17 

Изобретение относится к области ядерной физики, предназначено для измерения нейтронного потока и может быть использовано для контроля состояния ядерного реактора.

Известны широкодиапазонные измерители нейтронного потока, содержащие импульсно-токовую ионизационную камеру, логарифмические преобразователи средней частоты импульсов (логарифмический интенсиметр) и среднего тока ионизационной камеры с показывающими приборами. При работе с такими измерителями в области малых интенсивностей нейтронного потока отсчет производят по показывающему прибору импульсного измерителя, а большие интенсивности нейтронного потока контролируют по показывающему прибору токового измерителя.

Применение такого измерителя затруднительно в случае, когда контроль состояния ядерного реактора осуществляется автоматически, так как он имеет две независимые цепи выходных сигналов.

Известен также широкополосный измеритель нейтронного потока, содержащий ионизационную камеру, соединенную с логарифмическим измерителем тока камеры и с логарифмическим измерителем скорости счета.

Известное устройство позволяет измерять интенсивности нейтронных потоков, изменяющихся в диапазоне 10 декад, однако этот динамический диапазон получен благодаря использованию двух измерителей, работающих в разных диапазонах.

Отказ каждого из измерителей или отказ электронного переключателя приводит к отказу всей измерительной схемы, что снижает надежность работы измерителя.

Так как широкодиапазонный измеритель нейтронного потока предназначен для работы в составе аппаратуры защиты реактора от превышения максимально допустимого уровня нейтронного потока, а также в составе аппаратуры регулирования нейтронного потока, то важно иметь максимальную надежность измерителя при работе ионизационной камеры с интенсивными нейтронными потоками.

Целью изобретения является повышение надежности работы широкодиапазонного измерителя в области больших интенсивностей нейтронного потока.

Цель достигается тем, что в известный широкодиапазонный измеритель нейтронного потока, содержащий ионизационную камеру, соединенную с логарифмическим измерителем тока камеры и с логарифмическим измерителем скорости счета, введены дифференциальный усилитель и управляемый источник тока, причем входы дифференциального усилителя соединены с выходами логарифмического измерителя тока камеры и логарифмического измерителя скорости счета, а выход дифференциального усилителя соединен с входом управляемого источника тока, выход которого соединен с входом логарифмического измерителя тока камеры.

Блок-схема устройства представлена на чертеже.

Широкодиапазонный измеритель нейтронного потока содержит ионизационную камеру 1, логарифмический измеритель скорости счета ионизационной камеры 2, логарифмический измеритель тока камеры 3, дифференциальный усилитель 4 и управляемый источник тока 5, причем выход ионизационной камеры соединен с входами логарифмических измерителей скорости счета и тока камеры и выходом управляемого источника тока, выходы логарифмических измерителей скорости счета и тока камеры соединены с входами дифференциального усилителя, а выход подключен к входу управляемого источника тока.

Широкодиапазонный измеритель нейтронного потока работает следующим образом.

При работе камеры на токах больших 10^-2% от максимального логарифмический импульсный канал насыщен, и регулируемый источник тока выдает максимальный отрицательный ток, из-за ограничения не превышающий 10^-3% от максимального тока камеры.

На уровне нейтронного потока 10^-2% номинального значения работают оба измерителя - импульсный и токовый, причем импульсный измеритель скорости счета ионизационной камеры выходит из насыщения и начинает управлять через дифференциальный усилитель и источник тока логарифмическим измерителем тока камеры.

Так как измеритель скорости счета нечувствителен к помехам промышленной частоты, виброшумам кабеля и фоновому току ионизационной камеры, то он начинает компенсировать сигнал помех и на входе логарифмического измерителя тока камеры.

При дальнейшем уменьшении уровня нейтронного потока выходой сигнал логарифмического измерителя тока камеры повторяет выходной сигнал логарифмического измерителя скорости счета ионизационной камеры.

Таким образом, на выходе логарифмического измерителя тока камеры получается сигнал, пропорциональный логарифму нейтронного потока в диапазоне значений, которые в состоянии регистрировать импульсно-токовая ионизационная камера.

Сущность изобретения состоит в том, что при работе в области больших интенсивностей нейтронного потока отказы измерителя скорости счета камеры и дифференциального усилителя приводят к погрешности измерения тока камеры не более 1% в диапазоне от 0,1% до 100% от максимального тока камеры. Это достигается тем, что величина тока управляемого источника тока не может превышать из-за ограничения величину 10^-3% от максимального значения.

Поэтому при работе в области больших интенсивностей нейтронного потока вероятность безотказной работы широкодиапазонного измерителя нейтронного потока определяется только интенсивностью отказов логарифмического измерителя тока камеры.

Схема широкодиапазонного измерителя нейтронного потока испытана с ионизационной камерой деления. Испытания показывают, что прибор позволяет измерять нейтронные потоки в диапазоне 10^о- 10¹⁰ н/см² ˙c, при этом в диапазоне от 10⁶ до 10¹⁰ н/cм² ˙c вероятность безотказной работы определяется измерителем тока камеры, что позволяет снизить интенсивность отказов прибора по сравнению с прототипом более чем в два раза. (56) Авторское свидетельство СССР N 505392, кл. G 21 C 17/00, 1976.

Патент Швейцарии N 507524, кл. G 01 T 1/17, опублик. 1971.

ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА, содержащий ионизационную камеру, соединенную с логарифмическим измерителем тока камеры и с логарифмическим измерителем скорости счета, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы измерителя в области больших интенсивностей нейтронного потока, он дополнительно содержит дифференциальный усилитель и управляемый источник тока, причем входы дифференциального усилителя соединены с выходами логарифмического измерителя тока камеры и логарифмического измерителя скорости счета, а выход дифференциального усилителя соединен с входом управляемого источника тока, выход которого соединен с входом логарифмического измерителя тока камеры.