Ионизационная камера Советский патент 1981 года по МПК H01J47/02 

1

Изобретение относится к ионизационной камере, предназначенной для измерения высокоинтенсивного нейтронного н гамма-излучения в условиях высоких температур, и может найти применение для измерений распределения нейтронного и гамма-излучения в активной зоне ядерных реакторов.

Известно использование ионизационных камер для измерения распределения нейтронного и гамма-излучения по высоте канала реактора, для чего в каналах ядерного реактора размещают пучки с параллельно расположенными на разных уровнях независигиыми, изолированными .друг от друга камерами 1

Недостатками таких устройств являются их большие, габариты и большое количество металла, введение которого в активную зону ядерного реактора приводит к ухудшению его физических характеристик.

По основному авт. св. 482704 известна ионизационная камера, снабженная линией связи из триаксиального кабеля, герметично введенного в корпус камеры. Линия связи состоит из центральной токоведущей металлической жилы, металлической наружной оболочки и промежуточной металлической коаксиальной оболочки, отделенно изоляцией от центргшьной жилы и наружной оболочки кабеля.

В газонаполненном корпусе по длине камеры размещены три коаксиальные электрода: наружный собирающий, промежуточный охранный и центральный, которой соединен с центральной токоведущей жилой триаксиального кабеля линии связи. Промежуточный охранный электрод камеры соединен с промежуточной оболочкой триаксиального кабеля линии связи, изолирован от центрального электрода камеры и отделен от корпуса камеры дискретно размещенными дистанционирукщими изоляторами. , Наружный собирающий электрод состоит из секций, расположенных с зазором между наружными дистанцнонирующими изоляторами и отделенных изоляцией от промежуточного охранного электрода и газовым промежутком от корпуса камеры. Секции наружного электрода электрически соединены изолированными перемычками с центральным электродом камеры и кабеля. Линия связи и рабочие электроды камеры могут быть выполнены на основе единого триаксиального кабеля. При таком выполнении центральный и промежуточный электроды камеры служат продолжениями цент1 альной жилы и промежуточной оболочки триаксиального кабеля линии связи.

Секции собирающего электрода и наружные ИЭОЛЯТО1Ж1 промежуточного электрода представляют-собой отрезки наружной оболочки и ИЗОЛЯЦИЙ кабеля, расположенной между наружным и промежуточным «электродами. Торцовые поверхности днетанционируюашх изоляторов и изоляции между наружной и промежуточной оболочками триаксиального кабеля линии связи в объеме камеры герметизируются покрытием из радиационно-стойкой аЕ шрованной металлом керамики.

Для регистрации нейтронов внешняя поверхность собирающего электрода имеет покрытие из нейтроночувствительного вещества, например из делящегося вещества 2.

Одцако камера позволяет измерить лишь, величину интегрального потока излучения, с помощью; камеры невозможно производить замеры распределения нейтронного и гамма-излучения по ее длине. Камера не позволяет также одновременно получить раздельные замеры величин нейтронного и гамма-потоков.

Цель изобретения - расширение функций ионизационной камеры за счет обеспечения возможности измерения распределений нейтронного и гаммаиэлучения по ее длине, а также возjijosKHOCTb раздельной регистрации нейтронного и гамма-потоков.

поставленная цель достигается тем что центральный электрод выполнен в виде нескольких, по крайней мере, двух центральных жил, расположенных внутри охранного электрода и изолированных друг от друга и от охранного электрода. Казкдая центральная жила соединена с токопроводящей перемычкой, по крайней мере, с одной секцией наружного собирающего электрода Число центральных жил в триаксиальном кабеяе лшша саязи соответствует числу жил центрального электрода камеры.

Кроме того, в случае одновременно регистрации нейтронного и гамма-из- . лучения секции собирающего электрода без покрытия и секции, снабженные покрытием из нейтроночувствительно- го вещества, расположены с чередованием.

На фиг. 1- показана малогабаритная ионизационная камера, продольный разрез; на фиг. 2 - узел Б на фиг, 1 в месте перехода линии связи во внутреннюю конструкцию камеры, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Малогабаритная ионизационная камера включает в себя герметичный цилиндрический корпус 1 из термостойкого и радиационноетойкого проводящего материала, приваренный к переходнику 2, который в свою очередь приварен к наружной оболочке 3 линии связи. Переходник 2 является местом ввода линии связи в корпус 1. в линии связи центральные токоведущие жилы в количестве, например, четырех 4-7, промежуточная оболочка 8 и наружная оболочка 3, изготовленны

из коррозионностойкой стали, изолированы друг от друга спрессованной порошкообразной окисью магния 9 и 1

В корпусе 1 коаксиально по его длине проложена полая цилиндрическая трубка из электропроводного материала с отверстиями, представляющая -собой охранный электрод. Охранный электрод 11 изолирован от корпуса 1 расположенными с интервалами дистанционирующими изоляторами 12 и соединен с промежуточной оболочкой линии связи 8 металлическим переходником 13.

Внутри охранного электрода 11 размещены центральные токоведущие жилы 14-17, изолированные друг от друга и охранного электрода трубчатыми изоляторами 18, например из алунда. Каждая из центральных токоведущих жил 14-17 соединена-с одной из центральных токоведущих жил 4-7 линии связи..

В интервалах между дистанционирующими изоляторами 12 на охранном электроде 11 закреплены отрезки трубы 19-22, представляющие собой секции собирающего электрода, которые изолированы от охранного электрода 11. Изоляция 23 между охранным электродом 11 и секциями собирающего электрода 19-22 отделена внешней поверхностью охранного электрода от дистанционирующих изоляторов 12. Каждая секция собирающего электрода 19 электрически соединена изолированной перемычкой 24 с одной из центральных токоведущих жил 14-17 камеры. Перемычки 24 проложены через отверстия в охранном электроде 11.

Таким образом, внутри корпуса 1 фактически образовано несколько, например четыре, независимых регистрирующих объема, расположенных вдоль оси один за другим с собирающими электродами 19--22. Число независимых объемов регистрации соответствует числу центральных жил в корпусе.

Наружная повеР ность некоторых секций, например 19 и 21, собирающего электрода для регистрации нейтронного излучения покрыта слоем делящегося материала.

Наружная поверхность секций электродов 20 и 22, предназначена для рзгистрации гамма-излучения, не имеет делящегося покрытия.

Корпус 1 заполнен инертным газом через штенгель 25, привареннкй к торцовой заглушке 26 и закрытый крышкой 27. в нижней части корпуса 1 расположен свободный от электродов объем 28,являющийся балластным объемом.

В линии связи над переходником 2 на расстоянии, выбранном в зависимости от условий работы камеры, установлены герметизаторы-29, Они заключены в герметичный цилиндрический корпус 30, приваренный к переходникам 3- . Эти переходники приварены к наружной оболочке линии связи высокотемпературным припаем. Свободный конец линии связи герметизирован изоляторами 32. Между наружной и промежуточной оболочкой кабеля включен источник 33 питания. Центральные жилы соединены с охранным электродом через низкоомные измерители 34-37 тока.

Линия связи, ввод в камеру и рабочие электроды камеры могут быть выполнены на основе единого многожильного триаксиального кабеля.. В этом случае центральные токоведущие жилы 14-17 камеры и охранный электрод 11 являются продолжением, соответственно, центральных токоведущих жил 4-7 триаксиального кабеля линии связи,и промежуточной оболочки 8 кабеля. Как и в линии связи центральные жилы 14-17 камеры и электрод 11 и-золированы друг от друга спрессованной окисью магния. По длине наружной оболочки многожильного триаксиального кабеля, заключенного в корпусе 1, выполнены вырезы наружной оболочки Кабеля и ее изоляции от промежуточной оболочки. Часть оставшихся участков наружной оболочки кабеля 38 и изоляции кабеля вместе с приваренньми к ним дистанционирующими кольцами 39 образуют дистанционирующие изоляторы 12, отделяющие промежуточную оболочку - охранный электрод 11-от корпуса 1 камеры.

Чередующиеся с дистанционирукрщими изоляторами 12 участки наружной оболочки 19-22 служат секциями собирающего электрода. Они электрически соединены перемычками 24 с центральными жилами триаксиального кабеля, представляющими собой центральные токоведуище жилы 14-17 камеры. Поверхность участков наружной оболочки кабеля 19 и 21 покрыта слоем делящегося материала. Поверхность участков наружной оболочки 20 и 22 не имеет делящегося покрытия. Перемычки 24 из коррозионностойкой стали расположены за отверстиях, выполненных в наружном и промежуточных электродах кабеля. Каждая пере,мычка 24 приварена одним концом к одному из центральных электродов 14-17, а другим - к профилированным

крышкам 40 из того же материала, Крыики 40 приварены к собирающим электродам таким образом, что последний сохраняет свою наружную гео метрию, имевшую место до проделки - отверстия. Перемычки 24 изолированы от промежуточного охранного электрода 11 окисью магния.

Камера работает следующим образом.

Q Источник 33 питания подает напряжение между корпусом 1 камеры и собирающими электродами 19-22 через низкоомные измерители 34-37.тока. Одновременно с этим напряжение источни- ка 33 питания подается между корпусом 1 и охранным электродом 11.

При размещении - камеры в смешанном поле нейтронного и гамма-излх ения в зазорах между корпусом 1. и собирающими электродами 19-22 происходит

0 ионизация газа, наполняющего камеру.

Ток,возникающий между корпусом 1 и собирающими электродами 20 и 22, пропорционален уровню гамма-излучения в области размещения этих элек5 тродов.

. Ток, вЬзникающий между корпусом 1 и собирающими электродами 1.9 и 21, пропорционален суммарной ионизации, осуществляемой в незначительной сте0 пени rai/iMa-излучением и, в основном/ осколками деления, вылетающими с по-. верхности собирающих электродов 19 и 21 благодаря взаимодействию нейтронов с материалом делящегося покрытия.

с Таким образом, камера измеряет уровень нейтрюнного потока в местах размещения электродов 19 и 21 и уровень гамма-излучения в местах размещения электродов 20 и 22.

При разогреве камеры в реакторе

0 происходит повьшение давления газа в объеме корпуса 1 и результирующее перераспределение газа между суммарным объемом пор в магнезиальной изоляции линии связи и объемом корпуса

5 Изменение плотности газа в объеме камеры приводит к изменению чувствительности отдельных объемов регистрации к нейтронному и гамма-излучению. Этот эффект в значительной степени

0 компенсируется газом, находящимся в балластном объеме камеры, поскольку при соответствующем йыборе размеров балластного объема количество газа находящегося в этом объеме, должно

c cjiiiecTBeHHo превысить количество газа, находящегося в порах магнезиальной изоляции линии связи.

При уменьшении сопротивления изоляции между корпусом 1 и охранным электродом 11 возникающие при этом

0 токи утечки только нагружают источник питания и не влияют на токи, протекающие через низкоомные измерители 34-37 тока. Уменьшение сопротивления изоляции между собирающими электро5 дами 19-22 и охранным электродом 11 может повлиять лишь в том случае, если эти сощютивления сЬизмеримы с сопротивлением низкоомных измерителей 34-37 тока. Основное преимущество камеры это расширение ее функций. Благодаря введению-дополнительных элементов появляется возможность измерять распределение нейтронного и гамма-потоkoB по длине камеры. Это позволяет повысить точность и надежность контроля ядерного реактора за счет увеличения точек контроля в активной зо не и одновременного раздельного изме рения нейтронного и гамма-потоков, что позволяет уточнять соотношение между нейтронным потоком и энерговыделением, которое в стационарных режимах более точно контролируется по гамма-излучению. Формула изобретения -1. Ионизационная камера по авт. св. 482704, отличающаяс я тем, что, с целью расширения ее функциональных возможностей путем раздельной регистрации нейтронного и Гс1мма-потоков и измерения их расп делеиия по высоте камеры, центральный электрод камера выполнен в виде, по крайней мере, двухцентральных жил, расположенных внутри охранного электрода и изолированных от него и друг от друга, причем каждая центральная жила соединена, по крайней мере, с одной секцией наружного собирающего электрода, а число центральных жил в триаксиальном кабеле линии связи соответствует числу жил центрального электрода камеры. 2. Камера по п. l,oтличaю щ- а я с я , что секции собирающего электрода с покрытием из ней- . троночувствительного вещества и без него расположены с чередованием. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1.Патент США 3043954, кл. 250-83.1, опублик. 1958. 2.Авторское свидетельство СССР 482704, кл. G 01 Т 3/00, 03.08.73 (прототип).

Фиг.3