Устройство для определения концентрации делящегося вещества в топливных образцах без их разрушения Советский патент 1987 года по МПК G21C17/06 

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности, к устройствам для определения концентрации делящегося вещества в тепловыделяющих элементах ядерных реакторов. По основному авт. св. № 716419 из вестно аналогичное устройство, состоящее из импульсного источника нейтронов, блока замедлителя нейтрс нов, источника и датчика нейтронов деления, преимущественно всеволнового, окруженного поглощающим тепловые нейтроны материалом, а размер и материалы блока замедлителя и датчика нейтронов деления выбраны так,, что константа спада тепловых нейтронов блока замедлителя меньше константы спада датчика. Концентрацию делящегося вещества в топливных образцах характ1гризует величина, равная отношению числа нейтронов деления, :возникших . при делении ядер делящегося вещества тепловыми нейтронами и соответствующих пологой константе сп.ада временной зависимости скорости счета дат- чика нейтронов деления, к числу нейт ронов источник, соответствующих крутой константе спада временной зависимости скорости счета датчика, В качестве характеристики концентрации делящегося вещества можно использовать величину, обратную этому отношению. Недостатком известного устройства является влияние эффекта самоэкранировки .тепловых нейтронов на ре зультат измерения концентрации делящегося вещества. Из-за влияния самоэкранировки зависимость между величи нами, характеризующими концентрацию делящегося вещества, и концентрацией является нелинейной. Это приводит к уменьшению чувствительности и точное ти определения концентрации делящего ся вещества. Цель изобретения - повьш1ение чувствительности и точности определения концентрации делящегося вещества путем исключения влияния эффекта самоэкранировки тепловых нейтронов. Цель достигается тем, что в устройстве для определения концентрации делящегося вещества в топливных образцах без их разрушения по авт. св fp 716419, состоящего из блока замедлителя источника нейтронов и датчика нейтронов деления типа всеволнового окруженного материалом, поглощающим тепловые нейтроны, импульсного источника нейтронов, размер и материал блока замедлителя и датчика нейтронов деления типа всеволнового выбраны так, что константа спада тепловых нейтронов блока замедлителя меньше константы спада датчика, в него введен счетчик тепловых нейтронов, который расположен между топливным образцом и датчиком нейтронов деления, и служит для измерения числа тепловых нейтронов, прошедших- через топливный образец. Это позволяет в качестве характеристики концентрации делящегося вещества использовать величину, равную отношению числа нейтронов деления, возникших при делении ядер делящегося вещества тепловыми нейтронами, к числу тепловых нейтронов, прошедших через топливный образец. При этом, как число нейтронов де- ления, так и число тепловых нейтронов, прошедших через топливньш образец, получаются одновременно при измерении концентрации. Поэтому их отношение обладает свойством самомониторирования, т.е. не зависит от мощности источника. Использование в данном отношении величин, имеющих разный характер зависимости от концентрации делящегося вещества, - число нейтронов деления увеличивается, а число тепловых нейтронов, прошедших через топливный образец, уменьшается с увеличением концентрации, дает возможность получить характеристику концентрации, которая более чувствительна к изменению концентрации, чем отношение числа нейтронов деления к числу нейтронов источника. Схема: предложенного устройства приведена на фиг1. Устройство содержит импульсный источник нейтронов 1, блок замедлителя 2, датчик нейтронов деления, состоящий из блока замедлителя нейтронов деления 3 и счетчиков замедлившихся нейтронов деления 4, отделенного от блока замедлителя 2 и топливного образца 5 экраном 6 из материала, поглощающего тепловые нейтроны, и счетчика тепловых нейтронов 7, измеряющего число тепловых нейтронов, прошедших 4ej)e3 топливный образец.

Испытанное устройство содержало блок замедлителя размером 290х290х х580 мм датчик нейтронов деления толщиной 50 мм и высотой 290 мм.

В качестве материала для блока замедлителя и датчика нейтронов деления бьшо взято органическое стекло, .В качестве топливного образца использовали моделе тепловьщеляющей сборки, которая содержала 18 урановых стержней длиной 280 мм, расположенных в решетке с шагом 11 мм. Для измерения числа тепловых нейтронов, прошедших через топливный образец, использовали счетчик тепловых нейтронов типа СНМ-9

На фиг,2 представлены кривая 1 зависимости от концентрации урана-235 в топливном образце отношения числа нейтронов деления к числу нейтронов источника и кривая II зависимости отно01ения числа нейтронов деления к числу тепловых нейтронов,, прошедших через топливный образец.

Линейный характер зависимости от концентрации урана-235 величины отношения числа нейтронов деления к чи лу тепловых нейтронов, протедажх через топливный образец, в отличие от отношения числа нейтронов деления к числу нейтронов источника, показьгоает, что на результат измерения концентрации, делящегося вещества с помощью .предлагаемого устройства не влияет эффект самоэкранировки тепловых нейтронов.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить чувствительность и точность определения концентрации делящегося вещества примерно в два раза.

Устройство можно использовать для контроля с высокой точностью за содержанием .делящегося вещества в тепловыделяющих сборках ядерных реакторов без разрушения. Знать точное количество делящегося вещества, находится в тепловыделяющей сборке, важно для учета делящихся веществ в связи с их высокой стоимостью.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДЕЛЯЩЕГОСЯ BED1ECTBA В ТОПЛИВНЫХ. ОБРАЗЦАХ БЕЗ ИХ РАЗРУШЕНИЯ по авт. св. № 716419, о тлич аю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности определения концентрации Делящегося вещества путем исключения влияния эффекта самоэкранировки тепловых нейтронов, в него .введен счетчик тепловых нейтронов, расположенный между датчиком нейтронов деления и топливным образцом. S / -г