Способ определения концентрациибОРА Советский патент 1981 года по МПК G01N23/02 G01T3/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ БОРА

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для оперативного контроля концентрации бора в теплоносителе первого контура реакторов атомных электростанций и других технологических системах. Известны нерадиоизотопные способы определения концентрации борной кислоты, например химическое титрование и фотометрический метод анализа. Однако данные способы требуют отбоpa проб и применения ручного труда, дают запаздывающую информацию об изменениях концентрации бора, не являются бесконтактными и не могут обеспечить оперативности получения информации. Известны также способы определения концентрации бора, основанные на нейтронных методах анализа с применением изотопных . (постоянных) источников нейтронов, с помощью которых действительно можно осуществить замер бесконтактным способом без применения ручного труда. Мерой концентрации бора в этих способах является отношение числа нейтронов, которые вводят в исследуемую среду, к числу поглощенных нейтронов за заданный интервал времени 1. Однако при применении постоянных источников нейтронов на точность измерения существенно влияет неоднородность и геометрия в месте измерения, так как нельзя различить нейтроны, которые поглощают стенки технологической конструкции и борный раствор. Поэтому контроль ведется в измерительных камерах, ячейках или на участках калиброванных трубопроводов, что требует подготовки раствора или технологической конструкции для измерения или пробоотборов. Реально на АЭС нужно учитывать наличие интенсивного нейтронного фона (до 10® и для получения хорощих точностей замера нужно улучшать соотношение сигнал/фон, а это трубет источников повышенной мошности 1. Ближайшим к предлагаемому является способ определения концентрации бора, заключающийся в облучении анализируемой среды с боросодержащим раствором нейтронами, и регистрации нейтронов утечки. При этом способе боросодержащий раствор пропускают через измерительную ячейку и бомбардируют нейтронами от изотопного источника. Прошедшие нейтроны детектируют, сосчитывают импульсы с детектора, за заданный интервал времени, и в конечном итоге получают сигнал, который соответствует концентрации бора 2.

Однако этот способ не позволяет производить оперативный контроль в технологических системах с высокими давлениями и температурами без пробоотборов и подготовки раствора для измерений в ячейке, где на точность замера влияет неоднородность стенок, геометрия, и т. д. Поэтому указанный способ не нашел широкого применения в промышленности.

Цель изобретения - повышение оперативности контроля и упрощение способа, так как коьтроль производится без пробоотборов и систем приготовления раствора для измерений, а также исключается влияние геометрии и неоднородности стенок технологической конструкции на точность замера.

Указанная цель достигается тем, что, анализируемую среду облучают нейтронами от импульсного источника (генератора) с временным стробированием регистрации, регистрируют нейтроны в импульсе и нейтроны утечки за время, когда в борсодержашем растворе присутствуют нейтроны, рожденные импульсным источником, н но отношению числа нейтронов утечки к числу нейтронов от импульсного источника за время замера определяют концентрацию бора. В этом случае измерение не нужно вести во всем интервале времени, как это делают в способе с постоянным источником нейтронов, а достаточно измерить реакцию анализируе юй среды в непосредственной близости 01 времени возмущения. Это улучшает при той же мощности импульсного источника соотношение снгнал/фон не менее, чем на три порядка. Для случая импульсного источника реакция системы представляет суперпозицию экспоненциальных процессов., обусловленных поглощением нейтронов в средах с характерными константами спада. Это дает возможность разделить эффекты и делает способ свободным от влияния неоднородностей и геометрии технологической конструкции с боросодержащим раствором на точность замера.

На фиг. 1 приведен пример схемы осуществления способа.

Схема осуществления предлагаемого способа соде)жит технологическую конструкцию (трубопровод, бак и т.д.) 1, боросодержащий раствор 2, импульсный нейтронный источник (генератор) 3, детектор 4, монитор 5 и стробирующее устройство 5.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На поверхности технологической конструкции i с боросодержащим раствором 2 располагают импульсный источник 3 нейтронов и в непосредственной близости с ним детектор 4. В исследуемый раствор 2 с помощью импульсного источника 3 вводят «пачку быстрых нейтронов.

Часть замедленных нейтронов утекает

из контролируемой среды 1. Детектор 4 регистрирует нейтроны утечки. Монитор 5 регистрирует только прямые нейтроны импульсного генератора 3 и не регистрирует нейтроны, которые утекают из анализируемой среды. Стробирующее устройство 6 управляет работой детектора 4 так,что он регистрирует нейтроны утечки в непосредстве шой близости от момента возмущения системы генератором 3 в то время, когда в исследуемом растворе 2 присутствуют

нейтроны, рожденные импульсным генератором 3. По соотношению числа импульсов, которые регистрируют детектор 4 и монитор 5, за время измерения определяют концентрацию бора.

Предлагаемый способ позволяет производить оперативный контроль содержания бора в первом контуре реакторов атомных электростанций и других технологических системах, улучшить режим работы реактора, обеспечить его безопасность, снизить

5 себестоимость производства электроэнергии и повысить маневренность АЭС.

Использование метода импульсного источника нейтронов с временным стробированием регистрации дает возможность при той же мощности источника снизить соот0 нощение сигнал/фон не менее, чем на три порядка и обеспечить требования ядерной безопасности при ре.монте и эксплуатации прибора, так как импульсный источник нейтронов соверщенно безопасен в нерабочем состоянии.

Формула изобретения

Способ определения концентрации бора, заключающийся в облучении анализируемой среды с борсодержащим раствором нейтронами и регистрации нейтронов утечки, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности контроля и упрощения способа, анализируемую среду облучают нейтронами от импульсного источника, регистрируют нейтроны в импульсе и нейтроны утечки за время, когда в борсодержащем растворе присутствуют нейтроны от импульсного источника, и по отнощению числа нейтронов утечки к числу нейтронов от импульсного источника за время замера определяют концентрацию бора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бован В. П. и др. Атомная энергия. Т. 38. 1975, вып. 5.

2. Патент США № 3597613, кл. 250-83.1, опублик, 1971.