Измерение ядерно-физических параметров реакторов, страница 6

Схема радиоактивных превращений ядра родия приведена на рис.4.16. Радионуклид ¹⁰⁴mRh₄₅ переходит в ¹⁰⁴mRh₄₅ путем внутренней конверсии с периодом полураспада 4,4 мин. Нуклид ¹⁰⁴mRh₄₅ в результате β-распада с периодом 44 сек. переходит в стабильный ¹⁰⁴Pb₄₆. Этот активационный компонент составляет основную часть (до 90%) выходного сигнала ДПЗ.

Таблица 4.1

Вторая составляющая выходного сигнала ДПЗ обусловлена электронами, образующимися на эмиттере под воздействием γ-излучения в результате фотоэффекта и комптон-эффекта. При этом присутствует как внешнее γ -излучение, так и внутреннее γ -излучение, образующееся при активации ядра родия нейтронами. Этот ток составляет 7-8% от основного.

Третья составляющая выходного тока обусловлена электронами, образующимися в линии связи при воздействии на нее реакторных облучений. Этот фоновой компонент пропорционален длине линии связи, находящейся в активной зоне. Для его компенсации в кабеле связи предусмотрена вторая (фоновая) жила, вырабатывающая фоновый ток, которая включается с основной по дифференциальной схеме.

Рис.4.16. Схема радиоактивных превращений родия.

В таблице 4.2 приведены основные метрологические и эксплуатационные характеристики ДПЗ с эмиттерами из различных материалов.

ДПЗ с родиевым эмиттером обладают максимальной чувствительностью к нейтронам. Ванадиевые ДПЗ обычно применяют для интегральных измерений по высоте реактора. Кобальтовые ДПЗ безинерционны (выходной сигнал обусловлен за счет комптон-эффекта), что является большим их преимуществом. Однако они обладают низкой чувствительностью по отношению к нейтронам. ДПЗ с эмиттером из платины является в основном γ -детектором, т.к. основной сигнал формируется от γ -излучения.

Рис. 4.17. Конструкция ДПЗ.

Как видно из табл.4.2, выгорание чувствительного слоя ДПЗ в течение года (Ф=10²¹ нейтрон/см²) составляет от долей процента до 10% в зависимости от материала эмиттера.

На рис.4.17 показана конструкция ДПЗ. Он имеет эмиттер 1, коллектор 3 и разделяющий их диэлектрик 2. В таблице 4.3 приведены параметры ДПЗ, применяемых на АЭС.

Таблица 4.2.

	Материал  эмиттера	Чувствительность  к нейтронам, А*см2*с/(м*нейтр)	Выгорание (Ф=1021 нейтр/см2), %
	Родий	1,30* 10-19	10,0
	Серебро	0,44* 10-19	6.0
	Ванадий	0,60* 10-20	0,6
	Кобальт	1,70*10-21	4,0
	Платина	0,43* 10-21	0,7

Таблица 4.3.

По сравнению с другими типами нейтронно-чувствительных преобразователей ДПЗ имеют следующие преимущества: малые .габариты, позволяющие размещать из внутри реактора; отсутствует источник питания, что повышает их надежность; простота конструкции и технологичность в изготовлении.

Недостатки ДПЗ: небольшой выходной, сигнал (единицы микроампер); сравнительно большая постоянная времени (порядка 1 мин); зависимость выходного сигнала от различных параметров: температуры, выгорания и т.д.

Погрешность ДПЗ складывается из следующих составляющих: погрешность определения преобразования энерговыделения в сигнал эмиттера; не идентичность чувствительности ДПЗ, наличие фонового тока в линии связи; наличие термотоков; погрешность вторичной аппаратуры. Суммарная среднеквадратичная погрешность ДПЗ составляет примерно 5%. Погрешность ионизационных камер значительно ниже. Чувствительность ДПЗ ниже, чем чувствительность ионизационных камер на 2-3 порядка.

Содержание