Измерение ядерно-физических параметров реакторов, страница 3

Рис 4.4 Нейтронно-

измерительный канал

используются ДПЗ с эмиттером из серебра. Срок службы преобразователя не менее срока службы ТВС, в которой они установлены, т.е. несколько лет.

Допустимая мощность ТВС определяется, главным образом, давлением и температурой воды на входе в ТВС, поэтому она слабо зависит от распределения по высоте ТВС. Контроль по высоте предназначен для контроля стабильности высотного энергораспредпения, чтобы не превысить локальные нагрузки на ТВС. Внутриреакторный контроль базируется, главным образом, на радиальном контроле.

Преобразователи по высоте помещены также в герметичную гильзу, наполненную смесью аргона и гелия. Гильза, в которой находятся 7 детекторов, размещается в канале, который аналогичен каналу СУЗ и охлаждения водой с температурой на выходе до 75˚С. Чувствительный элемент преобразователя также изготовлен из серебра в виде цилиндрической спирали длиной 2,6 м. Максимальный ток ДКЭР и ДКЭВ на номинальной мощности составляет около 15 мкА.

Конструкция контрольно-измерительного канала (сборки) показана на рис.4.4. Он представляет собой герметичную трубу (гильзу) 2, в которой размещены семь преобразователей. С измерительным блоком преобразователи соединяются с помощью специального кабеля 1.

Система внутриреакторного контроля позволяет контролировать энергораспределение в интервале от 10 до 100% номинальной мощности.

Для измерения мощности периода и реактивности реактора применяются ионизационные камеры и пропорциональные счетчики. Для внутриреакторных измерений применяются миниатюрные ионизационные камеры и электронно-эмиссионные измерительные преобразователи (детекторы).

4.2. ИОНИЗАЦИОННЫЕ КАМЕРЫ

Для регистрации нейтронов используется их способность ионизировать газы. Пары ионов, образовавшиеся в результате ионизации, разделяются электрическим полем электродов, и в цепи электродов возникает электрический ток, пропорциональный степени ионизации газа, т.е. интенсивности излучения. Ионизационная камера представляет собой герметичный сосуд с двумя электродами, заполненный газом. К электродам приложена разность потенциалов. Схема ионизационной камеры приведена на рис.4.5.

Рис.4.5. Ионизационная камера.

В корпусе 6 расположены электроды 7. На одном из электродов нанесен слой делящегося вещества - радиатор 5. Электроды подключены к источнику питания 1 последовательно с прибором для измерения тока 2.

Тепловые нейтроны не могут непосредственно вызывать ионизацию газа. Нейтроны могут быть зарегистрированы в результате ядерной реакции, сопровождаемой вылетом заряженных частиц, фиксируемых измерительным преобразователем. Таким образом, для регистрации нейтронов необходимо иметь делящееся вещество, при взаимодействии с которым нейтроны вызывают ядерные реакции, сопровождающиеся образованием заряженных частиц, ионизирующих газ. Такое вещество называют радиатором. Радиатор может быть выполнен в виде слоя аморфного бора или урана 235, нанесенного на один или оба электрода, а также в виде газа трехфтористого бора, радиоактивного газа трития и др. Когда в качестве радиатора используется слой делящегося вещества, ионизационную камеру называют камерой деления, хотя она принципиально не отличается от ионизационной камеры с борным покрытием.

На рис.4.6 показана вольтамперная характеристика ионизационной камеры. На начальном участке характеристики происходит нарастание тока при увеличении напряжения. При малом напряжении на электродах происходит процесс рекомбинации. По мере нарастания напряжения вероятность рекомбинации уменьшается. После достижения некоторого критического значения Uкр, дальнейшее увеличение напряжения не приводит к росту тока через камеру при постоянной интенсивности поля излучения. Это напряжение соответствует практически полному разделению всех образовавшихся в камере пар ионов. Ток в камере в данном режиме называют током насыщенияI_н. При увеличении интенсивности излучения нейтронов увеличивается и значение тока насыщения. В качестве рабочего напряжения обычно берут U_раб>>2U_кр. В этом случае ток камеры не зависит от колебаний напряжения питания, а определяется только плотностью потока нейтронов J.