Сигнализатор о возникновении самоподдерживающейся цепной реакции
Сигнализатор о возникновении самоподдерживающейся цепной реакции (СЦР), содержащий последовательно включенные источник питания, ограничительный резистор, самогасящийся счетчик и параллельно включенные интегрирующую RC-цепь и электронное реле, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регистрации коротких СЦР, в него дополнительно введены вторая интегрирующая RC-цепь, усилитель-дискриминатор с входным резистором и резистором нагрузки, одновибратор и регулирующий транзистор, причем резистор второй интегрирующей RC-цепи включен последовательно между первой интегрирующей RC-цепью и общим проводом, конденсатор второй RC-цепи одним выводом подключен к точке соединения резистора второй RC-цепи с первой RC-цепью, а другим подключен к входу усилителя-дискриминатора и через входной резистор - к общему проводу, выход усилителя-дискриминатора соединен с входом одновибратора и через резистор нагрузки - с эмиттером регулирующего транзистора, коллектор которого соединен с общей точкой резистора и конденсатора второй RC-цепи, а база - с общим проводом, а выход одновибратора соединен с управляющим входом усилителя-дискриминатора.
Изобретение относится к области измерения ядерных излучений особенное приборам контроля, в частности к устройствам для приведения в действие аварийной сигнализации, и может использоваться для обеспечения радиационной безопасности при работах с делящимися материалами. Сигнализатор о возникновении самоподдерживающейся цепной реакции (СЦРН) выполняет в системе аварийной сигнализации функции датчика релейного сигнала (типа триггерного срабатывания) в случае радиационной аварии, сопровождающей внезапное появление надкритичности в размножающей среде и приводящей к переоблучению персонала. Известен сигнализатор, содержащий импульсный детектор излучения - счетчик, интенсимметрическую схему и реле, соединенные последовательно [1] Известное устройство теряет работоспособность от перегрузки счетчика. При воздействии радиоактивного излучения высокой интенсивности в случае мощной СЦР счетчик переходит в режим постоянного горения, характеризующийся протеканием постоянного тока и практически полным исчезновением импульсов напряжения, вследствие чего сигнализатор не срабатывает. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее самогасящий счетчик, источник питания, ограничительный резистор, интегрирующую RC-цепь и электронное реле, причем выход источника питания детектора через ограничительный резистор соединен с одним из выводов счетчика, другой вывод которого соединен с входом электронного реле и через интегрирующую RC-цепь с общим приводом. В известном устройстве импульсы тока счетчика, возникающие под действием ионизирующего излучения, преобразуются интегрирующей RC-цепью в уровень напряжения на ее конденсаторе. При превышении этим напряжением порога срабатывания электронного реле последнее срабатывает, сигнализируя об опасно подъеме мощности дозы излучения. Недостатком известного релейного устройства с детектором излучения на счетчике Гейгера является то, что даже в случае применения быстродействующего самогасящего счетчика невозможно одновременное удовлетворение двух необходимых требований к сигнализатору: во-первых, способности регистрации короткой СЦР, во-вторых, отсутствия ложных срабатываний из-за воздействия радиоактивного фонового излучения. Действительно, даже при минимальном масштабе короткая СЦР имеет при длительности 
10-3с весьма высокую интенсивность 
-излучения (30 мР/с на расстоянии 30 м), вследствие чего счетчик после первой ионизации переходит в режим постоянного горения, характеризующийся некоторым значением протекающего тока, который не менее чем на порядок ниже амплитуды тока в единичном импульсе. Для регистрации короткой СЦР необходимо постоянную времени RC-цепи выбрать меньшей, чем минимальная длительность вспышки, а порог срабатывания электронного реле установить на уровне, соответствующем току постоянного горения счетчика. Однако уменьшение постоянной времени интегрирующей RC-цепи ведет к увеличению амплитуды импульсов напряжения на конденсаторе от единичной ионизации по отношению к порогу срабатывания, что, в свою очередь, ведет к увеличению вероятности ложного срабатывания сигнализатора в результате наложений нескольких импульсов, обусловленных фоном. Практически при выборе постоянной времени из вышеприведенного условия регистрации короткой СЦР амплитуда импульса на конденсаторе от единичной ионизации сравнима с уровнем напряжения на нем при протекании тока постоянного горения счетчика, поэтому возникновение 2 3 разрядов счетчика от фона в течение времени осреднения RC-цепи приведет к ложному срабатыванию сигнализатора. Такое совпадение весьма вероятно. Например, для счетчика средней чувствительности ( 50 имп.мкР) совпадение 3-х импульсов на интервале 0,5 мс при фоне 0,08 мкР/с происходит каждые несколько минут. Целью изобретения является обеспечение регистрации коротких СЦР при отсутствии ложных срабатываний. Указанная цель достигается тем, что в сигнализатор о возникновении СЦР, содержащей последовательно включенные источник питания, ограничительный резистор, самогасящийся счетчик и параллельно включенные интегрирующий RC-цепь и электронное реле, дополнительно введены вторая интегрирующая RC-цепь, усилитель-дискриминатор с входным резистором и резистором нагрузки, одновибратор и регулирующий транзистор, причем резистор второй интегрирующей RC-цепи включен последовательно между первой интегрирующей RC-цепью и общим проводом, конденсатор второй RC-цепи одним выводом подключен к точке соединения резистора второй RC-цепи с первой RC-цепью, а другим подключен к входу усилителя-дискриминатора и через входной резистор к общему проводу, выход усилителя-дискриминатора соединен с входом одновибратора и через резистор нагрузки с эмиттером регулирующего транзистора, коллектор которого соединен с общей точкой резистора и конденсатора второй RC-цепи, а база с общим проводом, а выход одновибратора соединен с управляющим входом усилителя-дискриминатора. На чертеже приведена блок-схема описываемого устройства. Предлагаемый сигнализатор состоит из следующих узлов. Источник питания 1 через ограничительный резистор 2 подсоединен к одному из выводов самогасящегося счетчика 3, выход счетчика 3 соединен с входом электронного реле 4 и полюсом первой интегрирующей RC-цепи 5, другой полюс которой подключен к точке соединения резистора 6 и конденсатора 7, составляющих вторую RC-цепь, второй вывод резистора 6 соединен с общим проводом, а вывод конденсатора 7 соединен с входом усилителя дискриминатора 8 и через его входной резистор 9 с общим проводом. Выход усилителя-дискриминатора 8 соединен с входом одновибратора 10 и через резистор нагрузки 11 с эмиттером регулирующего транзистора 12, база которого подключена к общему проводу, а коллектор к точке соединения резистора 6 и конденсатора 7 второй RC-цепи. Выход одновибратора 10 подключен к управляющему входу усилителя-дискриминатора 8. Указанному на чертеже типу регулирующего транзистора 12 (n-p-n) соответствует положительная полярность источника питания 1. В случае отрицательной полярности источника питания 1 необходимо применять транзистор 12 p-n-p-типа. Сигнализатор работает следующим образом. При единичном разряде счетчика 3 через последовательную цепь конденсаторов RC-цепей 5, 7 протекает мощный импульс тока. Ввиду малой постоянной времени второй RC-цепи 6, 7 этот импульс должен вызвать значительное увеличение напряжения на конденсаторе 7. Однако этого не происходит, т.к. при превышении этим током определенного значения напряжение на входном резисторе 9 усилителя-дискриминатора 8, включенном последовательно в цепь заряда конденсатора 7, превышает порог дискриминации. Это приводит к появлению напряжения на выходе усилителя-дискриминатора 8, которое через резистор нагрузки 11 отпирает регулирующий транзистор 12, переключая ток зарядки конденсатора 7 в его коллекторную цепь. Таким образом, ток зарядки конденсатора 7 при единичном разряде счетчика 3 ограничивается на уровне отношения напряжения порога дискриминации к сопротивлению входного резистора 9 (величина входного резистора 9 выбирается пренебрежимо малой по сравнению с величиной резистора 6 для ликвидации влияния на постоянную времени второй RC-цепи 6, 7. Для уменьшения амплитуды пульсаций на конденсаторе 7 следует снижать ток зарядки, например уменьшением порога дискриминации, однако это снижение имеет предел, равный току постоянного горения счетчика. Поэтому для дальнейшего уменьшения амплитуды импульса на конденсаторе 7 от единичной ионизации в предлагаемом сигнализаторе предусмотрено импульсное управление порогом дискриминации усилителя-дискриминатора 8 при помощи одновибратора 10. Одновибратор 10 запускается передним фронтом импульса напряжения на выходе усилителя-дискриминатора 8, который возникает после превышения током зарядки конденсатора 7 некоторого значения, соответствующего порогу дискриминации. Выходной импульс одновибратора 10, воздействуя на управляющий вход усилителя-дискриминатора 8, уменьшает порог дискриминации до сколь угодно малой величины. Для эффективного подавления пульсаций на конденсаторе 7 длительность импульса одновибратора 10 следует увеличивать, однако для обеспечения запуска каждым импульсом разряда цикл одновибратора 10 не должен превосходить мертвого времени счетчика 3. Таким образом, из описания видно, что при единичных разрядах счетчика 3 импульсы тока проходят через первую интегрирующую RC-цепь 5 и практически полностью замыкаются в коллекторную цепь регулирующего транзистора 12, не создавая сколько-нибудь значительного напряжения на конденсаторе 7 второй интегрирующей RC-цепи 6, 7, т.е. при нормальной загрузке счетчика 3, например при отсутствии СЦР или при возникновении длительной СЦР с малым энерговыделением, работа предлагаемого сигнализатора не отличается от прототипа. В случае короткой СЦР, когда счетчик 3 кратковременно переходит в режим постоянного горения, конденсатор первой интегрирующей RС-цепи из-за ее инерционности не успевает зарядиться до значительного напряжения, поэтому влиянием RC-цепи 5 на детектирование короткой СЦР можно пренебречь. В этих условиях необходимо обеспечить беспрепятственное интегрирование тока постоянного горения второй интегрирующей RC-цепью 6, 7. Для этого начальный порог дискриминации усилителя-дискриминатора 8 устанавливается выше величины произведения этого тока на величину входного резистора 9. В результате при детектировании короткой СЦР усилитель-дискриминатор не срабатывает, следовательно регулирующий транзистор 12 заперт. При этом конденсатор 7 вследствие малой постоянной времени второй RC-цепи 6, 7 быстро заряжается до напряжения, равного произведению тока постоянного горения счетчика 3 на величину резистора 6, которое превышает порог срабатывания электронного реле 4, дающего при этом сигнал об СЦР. В случае СЦР средней длительности (порядка десятых долей секунды) с малым энерговыделением вследствие статистической природы регистрации ионизирующего излучения счетчиком 3 становятся вероятными как интервалы с нормальной загрузкой счетчика, так и интервалы кратковременной перегрузки счетчика. Поэтому частично происходит интегрирование и первой RC-цепью 5, и второй RC-цепью 6, 7. В результате электронное реле 4 срабатывает от превышения порога суммой напряжений на конденсаторах обеих RC-цепей. Преимуществом описываемого сигнализатора перед известным является способность регистрации коротких СЦР при отсутствии ложных срабатываний за счет дополнительного введения блоков, детектирующих кратковременную токовую перегрузку счетчика.
Формула изобретения
Сигнализатор о возникновении самоподдерживающейся цепной реакции (СЦР), содержащий последовательно включенные источник питания, ограничительный резистор, самогасящийся счетчик и параллельно включенные интегрирующую RC-цепь и электронное реле, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регистрации коротких СЦР, в него дополнительно введены вторая интегрирующая RC-цепь, усилитель-дискриминатор с входным резистором и резистором нагрузки, одновибратор и регулирующий транзистор, причем резистор второй интегрирующей RC-цепи включен последовательно между первой интегрирующей RC-цепью и общим проводом, конденсатор второй RC-цепи одним выводом подключен к точке соединения резистора второй RC-цепи с первой RC-цепью, а другим подключен к входу усилителя-дискриминатора и через входной резистор к общему проводу, выход усилителя-дискриминатора соединен с входом одновибратора и через резистор нагрузки с эмиттером регулирующего транзистора, коллектор которого соединен с общей точкой резистора и конденсатора второй RC-цепи, а база с общим проводом, а выход одновибратора соединен с управляющим входом усилителя-дискриминатора.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 23-2001
Извещение опубликовано: 20.08.2001
