Измерительный канал для контроля нейтронного потока
Изобретение относится к ядерной технике, а именно к устройствам для контроля плотности потока нейтронов в системах управления и защиты ядерных реакторов. Цель изобретения - повышение надежности канала за счет автоматического контроля исправности . В измерительный канал введены блок сравнения кодов и блок контроля, а высоковольтный блок питания, линейный дискриминатор и блок обработки информации выполнены управляемыми. В режиме контроля периодически блок контроля формирует сигнал проверки, который, поступая на управляющие входы линейного дискриминатора, высоковольтного блока питания и блока обработки информации, увеличивает напряжение питания и уровень дискриминации. В блоке сравнения осуществляется сравнение кода напряжения с выхода блока обработки информации с кодом опорного напряжения, при совпадении которых формируется сигнал исправности измерительного канала, что обеспечивает автоматический периодический контроль его исправности. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области ядерной техники, а именно к устройствам для контроля плотности потока нейтронов в системах управления и защиты ядерных реакторов. Целью изобретения является повышение надежности измерительного канала за счет автоматического контроля исправности. На фиг. 1 представлена функциональная схема измерительного канала; на фиг. 2 функциональная схема блока обработки информации; на фиг.3 функциональная схема блока контроля. Измерительный канал для контроля нейтронного потока (фиг.1) содержит расположенный в зоне облучения детектор 1 нейтронов, подключенный через кабельную линию связи к расположенному вне зоны облучения высоковольтному блоку 2 питания, импульсный усилитель 3, линейный дискриминатор 4, блок 5 обработки информации, блок 6 сравнения и блок 7 контроля. Выход детектора 1 нейтронов подключен к входу импульсного усилителя 3, выход которого через линейный дискриминатор 4 соединен с информационным входом блока 5 обработки информации, выход которого является выходом устройства. Группа выходов блока 5 соединена с одной группой входом блока 6 сравнения, подключенного другой группой входов к выходу установщика кодов напряжения и выходом к входу блока 7 контроля, первый выход которого подключен к управляющим входам высоковольтного блока 2 питания, линейного дискриминатора 4 и блока 5 обработки информации. Второй выход блока 7 является выходом сигнала исправности измерительного канала. Блок 5 обработки информации (фиг.2) содержит интенсиметр 8, регистр 9, одновибратор 10, элемент ИЛИ 11 и генератор импульсов 12. Выходы интенсиметра 8, являющиеся группой выходов блока 5, соединены с соответствующими входами регистра 9, подключенного выходами, являющимися первыми выходами блока 5, к установочным входам интенсиметра 8, счетный вход которого является информационным входом блока 5. Вход записи интенсиметра 8 соединен с выходом одновибратора 10, подсоединенного входом, являющимся управляющим входом блока 5, к одному входу элемента ИЛИ 11, подключенного другим входом к выходу генератора 12 импульсов и выходом к входу записи регистра 9. Блок 7 контроля (фиг.3) содержит последовательно соединенные генератор 13 импульсов и делитель 14 частоты, а также счетчик 15 и два триггера 16 и 17. Вход сброса счетчика 15, являющийся входом блока 7, соединен с входом сброса триггера 16 и с установочным входом триггера 17, выход которого является выходом сигнала исправности измерительного канала. Вход сброса триггера 17 соединен с выходом счетчика 15, подключенного входом разрешения счета к выходу триггера 16, являющемуся первым выходом блока. Установочный вход триггера 16 соединен с выходом делителя частоты 14, вход которого подключен к счетному входу счетчика 15. Измерительный канал работает поочередно в двух режимах в режиме измерения нейтронного потока и в режиме контроля исправности измерительного канала. В режиме измерения нейтронного потока детектор 1 нейтронов работает в пропорциональном режиме, при котором импульсный сигнал с выхода детектора 1 нейтронов усиливается импульсным усилителем 3 и поступает на линейный дискриминатор 4, уровень дискриминации которого соответствует рабочей точке дискриминационной характеристики измерительного канала. При этом на вход блока 5 обработки информации поступает сигнал, частота которого пропорциональна плотности потока нейтронов в месте расположения детектора 1 нейтронов. В этом режиме на первом выходе и входе блока контроля 7 присутствует сигнал логического "0". Частота сигнала, поступающего на вход интенсиметра 8, преобразуется в цифровой код. Этот код с частотой FГИ12, задаваемой генератором 12 импульсов, постоянно переписывается в регистр 9, пока на управляющем входе блока обработки информации 5 отсутствует сигнал проверки (логический "0"), т. е. сигнал с выхода генератора 12 импульсов поступает через элемент ИЛИ 11 на вход записи регистра 9. Поэтому код на выходах регистра 9, поступающий на управление реактором и регистрацию, пропорционален частоте сигнала, поступающего на вход блока 5 обработки информации в режиме измерения. Периодически, например, каждые 10 с, блок 7 контроля формирует сигнал проверки, который, поступая на управляющие входы линейного дискриминатора 4, высоковольтного блока 2 питания и блока 5 обработки информации, переводит измерительный канал в режим проверки исправности, при котором напряжение на выходе высоковольтного блока 2 питания и уровень дискриминации линейного дискриминатора 4 увеличиваются. Время между циклами проверки задается частотой сигнала на выходе генератора 13 импульсов и коэффициентом деления делителя 14 Т FГИ13/K, где FГИ13 частота сигнала на выходе генератора 13 импульсов; К коэффициент деления делителя 14 частоты. Таким образом, через время Т на выходе делителя 14 частоты появится импульс, который установит триггер 16 в состояние логической "1", т.е. на выходе блока 7 контроля появится сигнал проверки. При работе в режиме проверки используется особенность, присущая пропорциональным и некоторым другим газонаполненными детекторам нейтронов, а именно наличие на вольтамперной характеристике газового промежутка (анод-катод) сопряженных областей с резко различающимися амплитудными распределениями импульсов шумов и регистрируемого излучения. Так, область ионизационной камеры граничит с областью пропорционального счетчика, а последняя с областью ограниченной пропорциональности и режимом Гейгера-Мюллера. Наиболее высоким напряжениям на аноде соответствует коронный режим, который при определении конструкции детекторов (например, СНМ-18) граничит с пропорциональным режимом работы. Поэтому, переводя путем увеличения анодного напряжения камеру или счетчик к сопряженный режим работы с одновременным увеличением напряжения дискриминации, осуществляют проверку работоспособности канала. Например, при напряжении на счетчике СНМ-18 более 1550 В наблюдается коронный разряд, сопровождающийся значительным (в 200 раз) по сравнению с напряжением 1000 В возрастанием коэффициента газового усилителя и соответствующим повышением уровня шумов, что приводит к увеличению частоты следования шумовых импульсов на выходе импульсного усилителя 3, а при изменении порога дискриминации линейного дискриминатора 4 к строго определенному увеличению частоты на выходе линейного дискриминатора 4 и, следовательно, на входе блока 5 обработки информации. Такой характер процессов в режиме проверки справедлив, когда отсутствует ряд неисправностей измерительного канала: 1) изменение газового состава и (или) давления смеси газа-наполнителя; 2) разрыв цепи анода или кабельной линии связи; 3) отказы импульсного усилителя 3, линейного дискриминатора 4 или высоковольтного блока 2 питания. В первом случае могут происходить амплитудные искажения в результате изменения вероятности захвата электрона, старения (выгорания) газа, возрастания газовых и электрических утечек через изоляторы, изменения вероятности эффекта Рамзауэра. Влияние указанных процессов на импульсные характеристики пропорциональных счетчиков и других ионизационных детекторов можно оценить путем изменения напряжения на аноде детектора 1 нейтронов. Однако само по себе изменение напряжения позволяет выявить только качественные характеристики. Для определения количественных характеристик импульсов шума в зависимости от анодного напряжения изменения последнего должны сопровождаться изменениями уровня дискриминации, т.е. амплитудным анализом. Таким образом, в режиме проверки при наличии в измерительном канале перечисленных неисправностей сигнал на входе блока 5 обработки информации либо отсутствует, либо его величина отличается от заданного порогового значения на величину, большую заданной погрешности. В исправном измерительном канале в режиме проверки на входе блока 5 обработки информации устанавливается строго определенное значение частоты сигнала, соответствующее выбранным проверочным значениям анодного напряжения детектора 1 нейтронов и уровня дискриминации линейного дискриминатора 4, что вызывает изменение сигнала на выходе интенсиметра 8, поступающего на первую группу входов блока 6 сравнения. Причем при поступлении сигнала проверки на управляющий вход блока 5 обработки информации на одном из входов элемента ИЛИ 11 появляется логический уровень "1", и сигнал на вход записи регистра 9 перестает поступать, т. е. на входе записи регистра 9 сохраняется значение кода, предшествующее режиму проверки. Выходной сигнал интенсиметра 8, поступающий на первую группу входов блока 6 сравнения в режиме проверки, сравнивается с поступающим на вторую группу входов кодом порогового значения напряжения Nпор (например, двоичным кодом), соответствующего заданной частоте следования импульсов для выбранного проверочного анодного напряжения и уровня дискриминации. Если измерительный канал исправен, то через время с начала цикла проверки tи, определяемое быстродействием измерительного канала, код сигнала на выходе интенсиметра 8 сравняется с кодом порогового значения напряжения (Nпор) в пределах заданной погрешности, и блок 6 сравнения выдаст сигнал сброса на вход блока 7 контроля. Если на вход блока 7 контроля, а следовательно, и на вход сброса счетчика 15 и триггера 17, сигнал сброса поступает раньше, чем на выходе счетчика 15 появится сигнал сброса триггера 17, т.е. за время, меньшее tи (случай исправного измерительного канала), то триггер 16 устанавливается в состояние логического "0" (конец режима проверки), а триггер 17 в состояние логической "1", что сигнализирует об исправности измерительного канала. Если же за время tи в режиме проверки на входе блока 7 контроля не появится сигнал сброса (случай неисправного измерительного канала), то на выходе счетчика 15 возникает сигнал сброса триггера 17, который устанавливается в состояние логического "0", что сигнализирует о наличии неисправности измерительного канала. По окончании цикла проверки сигнал логической "1" на управляющем входе блока 5 обработки информации сменяется логическим "0", что вызывает формирование импульса на выходе одновибратора 10, по которому выходной код регистра 9 переписывается в интенсиметр 8, что обеспечивает возвращение блока 5 обработки информации в состояние, предшествовавшее режиму проверки. Поэтому проверка измерительного канала не влияет на выходной сигнал блока 5, поступающий на регистрацию и управление реактором. Использование изобретения обеспечивает повышение надежности измерений нейтронного потока за счет периодического автоматического контроля исправности, что обеспечивает большую безопасность при пуске ядерного реактора.
Формула изобретения
1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КАНАЛ ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА, содержащий высоковольтный блок питания, кабельную линию связи, последовательно соединенные импульсный усилитель и линейный дискриминатор, а также блок обработки информации и детектор нейтронов, подключенный анодом к выходу высоковольтного блока питания и выходом - к входу импульсного усилителя, причем выход линейного дискриминатора соединен с информационным входом блока обработки информации, выход которого является выходом измерительного канала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет автоматического контроля исправности, в него введены блок сравнения кодов и блок контроля, высоковольтный блок питания и линейный дискриминатор выполнены управляемыми, а блок обработки информации имеет управляющий вход и группу выходов, подключенную к первой группе входов блока сравнения кодов, вторая группа входов и выход которого соединены соответственно с установщиком кода напряжения и с входом блока контроля, первый выход которого подключен к управляющим входам высоковольтного блока питания, линейного дискриминатора и блока обработки информации, а второй выход является выходом сигнала исправности измерительного канала. 2. Измерительный канал по п.1, отличающийся тем, что блок обработки информации содержит регистр, одновибратор, первый генератор импульсов, элемент ИЛИ и интенсиметр, выходы которого, являющиеся группой выходов блока, соединены с соответствующими входами регистра, подключенного выходами, являющимися первыми выходами блока, к установочным входам интенсиметра, счетный вход которого является информационным входом блока, а вход записи соединен с выходом одновибратора, подсоединенного входом, являющимся управляющим входом блока, к одному входу элемента ИЛИ, подключенного другим входом к выходу первого генератора импульсов и выходом - к входу записи регистра. 3. Измерительный канал по п.1, отличающийся тем, что блок контроля содержит последовательно соединенные второй генератор импульсов и делитель частоты, а также два триггера и счетчик, вход сброса которого, являющийся входом блока, соединен с входом сброса первого триггера и с установочным входом второго триггера, выход которого является выходом сигнала исправности измерительного канала, вход сброса второго триггера соединен с выходом счетчика, подключенного входом разрешения счета к выходу первого триггера, являющемуся первым выходом блока, а установочный вход первого триггера соединен с выходом делителя частоты, вход которого подключен к счетному входу счетчика.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3MM4A 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: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
