Устройство измерения нейтронного потока

Авторы патента:

G21C17/108 - измерение потока реактора

Изобретение относится к области реакторных измерений и может быть использовано в системах контроля активной зоны реактора. Устройство измерения нейтронного потока содержит ионизационную импульсно-токовую камеру, спектрометрический усилитель, электрометрический усилитель, преобразователь сигнала усилителя в код, три дискриминатора, три делителя, четыре формирователя импульсов, четыре преобразователя счет-код, устройство управления и обработки. Выход спектрометрического усилителя соединен с входами дискриминаторов, выходы первого, второго и третьего дискриминаторов соединены с входами первого, второго и третьего делителей соответственно. Выход первого дискриминатора соединен через первый формирователь импульсов с входом первого преобразователя счет-код. Выход первого делителя через второй формирователь импульсов и второй преобразователь счет-код соединен с магистралью. Выход второго делителя через третий формирователь импульсов и третий преобразователь счет-код соединен с магистралью. Выход третьего делителя через четвертый формирователь импульсов и четвертый преобразователь счет-код соединен с магистралью. Магистраль соединена с устройством управления и обработки. Технический результат - повышение точности измерения устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области реакторных измерений и может быть использовано в системах контроля активной зоны реактора.

Известен канал контроля нейтронного потока [1], состоящий из двух блоков детектирования, двух блоков преобразования и усиления, вспомогательного блока, на выходе которого формируются частотные сигналы, поступающие далее на следующий блок обработки для вычисления текущего значения мощности.

Недостатком устройства является невысокая точность измерения нейтронного потока при измерениях в импульсном режиме из-за наличия наложений импульсов. Кроме того, расширенный диапазон измерения достигается за счет использования двух каналов измерения: импульсного и токового.

Известно устройство [2], содержащее ионизационную импульсно-токовую камеру, электрометрический усилитель, преобразователь сигнала усилителя в код, спектрометрический усилитель, дискриминатор, преобразователь счет-код, устройство управления и обработки, коммутатор и дополнительное устройство обработки, управления и индикации.

Недостатком устройства является невысокая точность измерения нейтронного потока в режиме перехода от импульсного режима измерения на токовый, что обусловлено высоким процентом наложенных импульсов, то есть просчетами импульсов.

Задачей изобретения является повышение точности измерения устройства.

Поставленная задача решается тем, что в известное устройство измерения нейтронного потока, содержащее ионизационную импульсно-токовую камеру, спектрометрический усилитель, последовательно включенные электрометрический усилитель и преобразователь сигнала усилителя в код, первый дискриминатор, первый преобразователь счет-код, устройство управления и обработки, причем вход спектрометрического усилителя через конденсатор соединен с плюсовым электродом ионизационной камеры, а его выход соединен с входом первого дискриминатора, вход электрометрического усилителя соединен с нулевым электродом ионизационной камеры, выход первого преобразователя счет-код и выход преобразователя сигнала усилителя в код соединены с магистралью канала, которая соединена с устройством управления и обработки, дополнительно введены два дискриминатора с разным уровнем дискриминации, три делителя, четыре формирователя импульсов, три преобразователя счет-код. Выход спектрометрического усилителя соединен с входами второго и третьего дискриминаторов, выходы первого, второго и третьего дискриминаторов соединены с входами первого, второго и третьего делителей соответственно, кроме того, выход первого дискриминатора соединен через первый формирователь импульсов с входом первого преобразователя счет-код. Выход первого делителя через второй формирователь импульсов и второй преобразователь счет-код соединен с магистралью. Выход второго делителя через третий формирователь импульсов и третий преобразователь счет-код соединен с магистралью. Выход третьего делителя через четвертый формирователь импульсов и четвертый преобразователь счет-код соединен с магистралью.

Признаки, отличающие предлагаемое устройство измерения нейтронного потока от прототипа, - наличие двух дополнительных дискриминаторов и трех каналов обработки сигнала, каждый из которых состоит из последовательно включенных делителя, формирователя импульсов и преобразователя счет-код, обуславливает повышение точности измерения устройства за счет учета наложенных импульсов при высоких уровнях загрузки.

На чертеже приведена схема устройства измерения нейтронного потока. Устройство содержит ионизационную импульсно-токовую камеру 1, спектрометрический усилитель 2, электрометрический усилитель 3, преобразователь сигнала усилителя в код 4, три дискриминатора 5.1; 5.2; 5.3, три делителя 6.1; 6.2; 6.3, четыре формирователя импульсов 7.1; 7.2; 7.3; 7.4, четыре преобразователя счет-код 8.1; 8.2; 8.3; 8.4 и устройство управления и обработки 9 (микропроцессор). Вход спектрометрического усилителя 2 через конденсатор соединен с плюсовым электродом ионизационной импульсно-токовой камеры 1, а выход спектрометрического усилителя 2 соединен с входами дискриминаторов 5.1, 5.2, 5.3, выходы которых соединены с входами делителей 6.1, 6.2, 6.3 соответственно. Кроме того, выход дискриминатора 5.1 соединен с входом формирователя импульсов 7.1, выход которого соединен с входом преобразователя счет-код 8.1; выход делителя 6.1 соединен с входом формирователя импульсов 7.2, выход которого соединен с входом преобразователя счет-код 8.2; выход делителя 6.2 соединен с входом формирователя импульсов 7.3, выход которого соединен с входом преобразователя счет-код 8.3; выход делителя 6.3 соединен с входом формирователя импульсов 7.4, выход которого соединен с входом преобразователя счет-код 8.4. Вход электрометрического усилителя 3 соединен с нулевым электродом ионизационной импульсно-токовой камеры 1, а его выход соединен с входом преобразователя сигнала усилителя в код 4. Выходы преобразователей счет-код 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 и выход преобразователя сигнала усилителя в код 4 соединены с магистралью, которая соединена с устройством управления и обработки 9.

Устройство измерения работает следующим образом.

При малой плотности нейтронного потока импульсы с ионизационной камеры 1 через разделительный конденсатор поступают на вход спектрометрического усилителя 2. С выхода усилителя 2 усиленные импульсы поступают на входы дискриминаторов 5.1; 5.2; 5.3. Уровень дискриминации дискриминатора 5.1 равен 0,3-0,5 номинального значения усиленного импульса, уровень дискриминации дискриминатора 5.2 равен 1,6, а уровень дискриминации дискриминатора 5.3 равен 2,56 номинального значения усиленного импульса.

При малой плотности потока нейтронов вероятность появления наложенных импульсов мала и на выходе дискриминатора 5.1 формируются импульсы, которые поступают на вход формирователя 7.1 и делителя 6.1. На выходах дискриминаторов 5.2; 5.3 импульсы отсутствуют, так как число наложенных импульсов мало. Импульсы с дискриминатора 5.1 формируются по длительности формирователем 7.1 и поступают на вход преобразователя счет-код 8.1. На выходе преобразователя 8.1 формируется код, пропорциональный количеству импульсов с ионизационной камеры 1, который поступает на устройство управления и обработки 9, которое формирует сигнал в ЭВМ, пропорциональный счету импульсов с камеры.

С увеличением загрузки (свыше 10⁴ имп./с) число импульсов с дискриминатора 5.1 увеличивается и время между импульсами становится столь коротким, что преобразователь счет-код 8.1 начинает давать неверные показания и устройство 9 переходит на прием сигналов от преобразователя 8.2. Импульсы, поступающие от делителя 6.1, формирователя 7.2, разделены большим промежутком времени между импульсами. Устройство 9 принимает код с преобразователя 8.2, производит умножение на величину деления импульсов и формирует сигнал в ЭВМ, пропорциональный счету импульсов с ионизационной камеры.

При увеличении количества импульсов свыше 10⁵ имп./с число наложенных импульсов растет и дискриминатор 5.1 начинает давать просчеты на число наложенных импульсов, одновременно число импульсов с дискриминатора 5.2 увеличивается на число просчетов. Импульсы с дискриминатора 5.2 поступают на делитель 6.2 и далее через формирователь 7.3 поступают на преобразователь 8.3. Код, пропорциональный величине поступающих импульсов, поступает на вход устройства управления и обработки 9, где умножается на величину деления делителя 6.2 и складывается с количеством импульсов, пришедших с дискриминатора 5.1.

При увеличении количества импульсов свыше 10⁶ имп./с растет число наложенных двойных и тройных импульсов. Число импульсов на выходе дискриминатора 5.3 растет, а на выходах 5.1 и 5.2 пропорционально снижается. Импульсы с дискриминатора 5.3 поступают на вход делителя 6.3, далее на формирователь 7.4 и преобразователь 8.4. Устройство 9 умножает число поступивших импульсов на величину деления и складывает с числом импульсов, поступивших с преобразователей 8.2 и 8.3.

При дальнейшем увеличении нейтронного потока погрешность импульсного канала растет и измерения целесообразно проводить по величине тока, который поступает на вход электрометрического усилителя 3 и через преобразователь сигнала усилителя в код 4 и магистраль - на устройство управления и обработки 9.

Уровень дискриминации дискриминаторов 5.2 и 5.3 и величина деления делителей 6.1; 6.2; 6.3 определялись методом математического моделирования из условия получения лучших точностных характеристик.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерения мощности реактора в широком диапазоне изменения потока нейтронов с нормируемой погрешностью.

Источники информации

1. Заикин А. и др. “Комплекс АСУЗ-ОЗР системы управления и защиты исследовательского ядерного реактора ПИК”. Современные технологии автоматизации. - Выпуск 24, №3, 2002 г., с.39, рис. 5.

2. Патент RU №2193245, МПК G 21 C 17/10, 20.11.2002, Бюл. №32 (прототип).

Формула изобретения

Устройство измерения нейтронного потока, содержащее ионизационную импульсно-токовую камеру, спектрометрический усилитель, последовательно включенные электрометрический усилитель и преобразователь сигнала усилителя в код, первый дискриминатор, первый преобразователь счет-код, устройство управления и обработки, причем вход спектрометрического усилителя через конденсатор соединен с плюсовым электродом ионизационной импульсно-токовой камеры, а его выход соединен с входом первого дискриминатора, вход электрометрического усилителя соединен с нулевым электродом ионизационной импульсно-токовой камеры, выход первого преобразователя счет-код и выход преобразователя сигнала усилителя в код соединены с магистралью канала, которая соединена с устройством управления и обработки, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй и третий дискриминаторы с разным уровнем дискриминации, три делителя, четыре формирователя импульсов и второй, третий и четвертый преобразователи счет-код, причем выход спектрометрического усилителя соединен с входами второго и третьего дискриминаторов, выходы первого, второго и третьего дискриминаторов соединены с входами первого, второго и третьего делителей соответственно, кроме того, выход первого дискриминатора соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с входом первого преобразователя счет-код; выходы первого, второго, третьего делителей соединены с входами второго, третьего, четвертого формирователей импульсов соответственно; выходы второго, третьего и четвертого формирователей импульсов соответственно соединены с входами второго, третьего и четвертого преобразователей счет-код, выходы которых соединены с магистралью.

РИСУНКИ

Изобретение относится к области контроля характеристик энергетического ядерного реактора и его топливных элементов нейтронно-активационными методами и может быть использовано на атомных электростанциях с реакторами типа РБМК и других, имеющих доступ в активную зону во время работы реактора

Подвеска детекторов нейтронов // 2186430

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к подвескам детекторов нейтронов, используемым в энергетических реакторах РБМК-1000, РБМК-1500

Малоинерционное миниатюризированное устройство с собственным источником энергии для ярусного обнаружения нейтронного потока в ядерном реакторе // 2178211

Изобретение относится к атомной энергетике

Способ и устройство для определения плотности нейтронного потока, в частности в ядерной энергетической установке // 2169956

Изобретение относится к атомной технике, в частности к способу определения плотности нейтронного потока излучающего нейтроны источника

Способ экспериментального обнаружения локальных возмущений коэффициента размножения в активной зоне подкритического ядерного реактора // 2165109

Изобретение относится к атомной промышленности, а именно к способам контроля технологической операции перегрузки поглощающих элементов активной зоны (сборок пэлов) ядерного реактора, находящегося в заглушенном состоянии и имеющего изотропную структуру

Способ контроля регулируемого параметра во время пуска энергоустановки // 2073922

Способ определения флюенса быстрых нейтронов в реакторах типа ввэр-1000 // 2243604

Изобретение относится к физике и технике ядерных реакторов, а именно к способам измерения флюенса быстрых нейтронов с энергией более 0,5 МэВ, при использовании образцов-свидетелей (ОС) материалов корпусов водо-водяных реакторов типа ВВЭР-1000

Способ контроля плотности нейтронного потока ядерного реактора // 2447521

Изобретение относится к области исследования и контроля работы ядерных реакторных установок, а именно к исследованию и контролю нейтронного излучения в присутствии гамма-излучения, и может быть использовано в системах управления и защиты ядерных реакторов, критической сборки и других источников нейтронов

Способ создания смешанных карт активной зоны ядерного реактора и его применение к калибровке стационарных контрольно-измерительных приборов // 2479053

Изобретение относится к способу создания «смешанных карт активной зоны ядерного реактора» и к применению указанного способа к калибровке контрольно-измерительных приборов стационарного типа

Устройство онлайнового измерения потока быстрых и эпитермических нейтронов // 2516854

Изобретение относится к устройству онлайнового измерения потока быстрых и эпитермических нейтронов. Устройство содержит детектор быстрых и эпитермических нейтронов, который в основном обнаруживает быстрые и эпитермические нейтроны, детектор тепловых нейтронов, который в основном обнаруживает тепловые нейтроны; первую схему обработки сигнала, поступившего от детектора быстрых нейтронов; вторую схему обработки сигнала, поступившего от детектора тепловых нейтронов; средства, выполненные с возможностью определения изменяющейся чувствительности к быстрым и к тепловым нейтронам каждого из детекторов нейтронов и вычислительное устройство, которое вычисляет поток быстрых и эпитермических нейтронов на основании указанных изменяющихся чувствительностей и сигналов, выдаваемых первой и второй схемами обработки.Техническим результатом является обеспечении возможности выделения в сигнале, производимом пороговой камерой деления, части, связанной с быстрыми нейтронами, которая является искомой величиной, и части, связанной с тепловыми нейтронами.19 з. п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для измерения плотности потока нейтронов // 2542896

Изобретение относится к ядерной технике. Техническим результатом является уменьшение погрешности измеряемой величины плотности потока нейтронов. Устройство для измерения плотности потока нейтронов содержит: ионизационную импульсно-токовую камеру с двумя электродами, электрометрический усилитель, преобразователь напряжение-код, дифференциальный усилитель, первый и второй дискриминаторы, первый и второй преобразователи частота-код, делитель, умножитель с постоянным коэффициентом умножения, мультиплексор, регистр-защелку, первое и второе устройства сравнения, управляющее устройство, первый сумматор с двумя прямыми и одним инвертированным входами, второй сумматор, второй и третий умножители с переменными коэффициентами умножения. 1 ил.

Способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов // 2546969

Изобретение относится к средствам реакторных измерений, касающихся плотности нейтронного потока. Способ включает регистрацию импульсов тока импульсной камеры деления с использованием спектрометрического усилителя. При реализации способа сначала определяют коэффициент усиления Ki спектрометрического усилителя, затем помещают импульсную камеру деления в нейтронный поток, регистрируют форму импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя на входном сопротивлении дискриминатора и сохраняют оцифрованную форму импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя с амплитудой Uвых на внешнем носителе. Затем с помощью коэффициента Ki пересчитывают сохраненные данные и восстанавливают исходный импульс тока импульсной камеры деления, интегрируют его по времени, вычисляют значение заряда в импульсе и рассчитывают нормирующий множитель. Затем определяют номинальную амплитуду спектрометрических импульсов напряжения Uн на входе дискриминатора интенсиметра посредством нормировки сохраненного импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя с амплитудой Uвых. Техническим результатом является увеличение точности определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов напряжения, упрощение обработки спектрометрической информации и сокращение времени на ее обработку.