Измерение ядерно-физических параметров реакторов, страница 4

Рис.4.6. Вольтамперная характеристика.

Нейтронное излучение реактора всегда сопровождается γ- излучением. При работе реактора на номинальной мощности составляющая тока от γ -излучения относительно мала. На низких уровнях мощности величина составляющей от γ -излучения становится существенной.

Для уменьшения γ-фона производится его компенсация. Разработаны специальные компенсированные ионизационные камеры КНК (камера нейтронная компенсированная). Схема компенсированной камеры показана на рис.4.7.

Рис.4.7. Компенсированная ионизационная камера.

Камера в одном корпусе содержит две двухэлектродные камеры. В одной - электроды 6 имеют радиатор 2, а в другой - электроды 6 без радиатора. Источник питания 5 и измерительный прибор 3 соединены с электродами камеры по дифференциальной схеме. В камере с радиатором образуется ток за счет γ-излучения и нейтронов. В камере без радиаторов - только за счет γ-излучения. Измерительные прибор фиксирует только ток, пропорциональный плотности потока нейтронов. Естественно, что полной компенсации γ- фона достичь не удается, например, из-за различия геометрических размеров камер. Но удается снизить составляющую, тока от γ -фона в 100 раз. Полной компенсации добиваются путем регулировки напряжения питания.

Ионизационные камеры принципиально могут работать не только в токовом режиме, но и в импульсном. Такой режим работы камеры необходим для измерения потока нейтронов в остановленном реакторе и в начальный период его пуска, когда поток нейтронов настолько мал, что удается зафиксировать лишь отдельные импульсы тока. На рис.4.6 показаны вольтамперные характеристики ионизационной камеры в токовом режиме работы. Полная же вольтамперная характеристика имеет вид, показанный на рис.4.8. Она имеет шесть участков.

По оси ординат указан логарифм амплитуды импульсов. Для сравнения представлены результаты измерений, полученные при облучении камеры отдельно α и β- частицами.

Рис.4.8. Полная вольтамперная характеристика.

На участке I происходит рекомбинация ионов, поэтому ток увеличивается пропорционально увеличению напряжения на электродах. На участке II рекомбинация отсутствует, т.к. напряжение достаточно для собирания на электродах всех образовавшихся ионов. Это область работы камеры в токовом режиме. На участке III напряжение на электродах имеет такую величину, что ионы набирают энергию, достаточную для образования новых пар ионов при столкновении их с атомами газа. При этом дополнительная ионизация пропорциональна начальному количеству пар ионов. Этот участок является областью газового усиления. Преобразователи, работающие в этом режиме, называют пропорциональными счетчиками (ПС). На IV участке наблюдается ограниченная пропорциональность амплитуды импульса начальному количеству пар ионов. На V участке амплитуда импульса не зависит от природы частицы, т.к. при ее попадании происходит лавинообразная ионизация. Преобразователи, работающие в этой области характеристики называют счетчиками Гейгера-Мюллера.

Для обеспечения импульсного режима работы ионизационной камеры должны быть изменены и конструкция камеры, и схема ее включения. Электроды камеры обычно устанавливают в виде центральной нити и цилиндра. Схема включения камеры показана на рис.4.9. В цепь ионизационной камеры 1 включен резистор R. На нем появляется импульс напряжения, который проходит через конденсатор С, усиливается импульсным усилителем 3 и поступает на измерительный прибор 4, работающий в режиме счетчика импульсов.