Устройство для мониторирования нейтронных потоков скважинных генераторов

 

О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

{61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 291276 (21) 2435672/18-25 (51) М. Кл. с присоединением заявки Нов

G 01 V 5/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 550.839 (088.8) Опубликовано 25.1 2.79. Бюллетень Йо 4 7

Дата опубликования описания 281279 (72) Авторы В,М. Аванесов, Д.Ф. Беспалов, Ю.A. Быковский, Ю.II. Козырев, ИЗОбрЕтЕИИя К.И. Козловский, A.А. Старинский, A.С. Цыбин и A ..Е.Шиканов

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно(71) заявители физический институт и киевский опытно-экспериментальный завод геофизического приборостроения (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИРОВАНИЯ НЕЙТРОННЫХ

ПОТОКОВ СКВАЖИННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Изобретение относ итс я к области ядерной геофизики, а именно к устройствам для контроля и измерения нейтронных потоков малогабаритных генераторов нейтронов, помещенных в скважинный геофизический снаряд.

Известны устройства для измерения нейтронных потоков в широком диапазоне энергии нейтронов (0,1-10 МэВ),, в частности потоков от импульсных нейтронных генераторов, основанные на принципе замедления быстрых нейтронов до тепловых скоростей с последующей perистрацией этих тепловых нейтронов (1). 15

Такие детекторы нейтронов состоят в основном из замедлителя (полиэтилен, парафин ), окружающего пропорциональный или сцинтилляционный счетчик, выход которого через предусилитель 20 подсоединен к индикаторному прибору, Эти устройства просты и надежны, обладают сравнительно высокой точностью в Нэмеряемсм диапазоне потоков, малогабаритны и транспортабельны, а измерения с их помощью не подвержены влиянию электрсмагнитных наводок от импульсных напряжений в генераторах нейтронов. Однако диапазон измеряемых нейтронных потоков таких уст- 30 ройств не удовлетворителен по отношению к диапазону нейтронных потоков генераторов, достигающему величины

10 н/с .

Известен детектор нейтронов, содержащий блок регистрации, источник ° питания и усилитель, а также индикаторный прибор с соединительным кабелем. Блок регистрации включает в себя защитный замедлитель, охватывающий с боковой стороны и дна цилиндрический стакан из поглощающего тепловые нейтроны вещества, при этсм стакан заполнен до уровня, меньшего чем

его глубина, рабочим замедлителем.

В торце рабочего замедлителя, обращенном к потоку быстрых нейтронов, имеются цилиндрические полости для улучшения постоянства чувствительности детектора в широксм диапазоне энергий нейтронов . Рабочий замедлитель окружает счетчик тепловых нейтронов, расположенный по оси блока и подключенный к источнику питания, и усилитель, Весь блок регистрации окружен тонкой металлической оболочкой, защищающей его от гавра-фона и электромагнитных наводок (2) .

Конструкция детектора позволяет осуществить направленную регистрацию

655212 нейтронов, что важно для мониторирования потоков скважинных генераторов, помещенных в геофизический снаряд.

Диапазон измеряемых потоков такого детектора определяется главным обра— зом возможностями счетчика тепловых нейтронов и возможным диапазоном изменения расстояния от счетчика до излучателя нейтронов. Снизу это расстояние ограничено конструкцией детектора и составляет величину не менее 0,3 м, а максимальное расстояние определяется влиянием отраженных нейтронов, регистрируемых детектором, сильно снижающих точность измерений.

Поэтому диапазон измеряемых нейтронных потоков таким детектором, испольэуемьм в качестве монитора выхода скважинных генераторов нейтронов, составляет 10 -10 н/с. Кроме того, перемещение детектора снижает оперативность измерений или усложняет конструкцию монитора на основе такого детектора.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона измерения нейтронных потоков, а также повышение точности и оперативности мониторирования выхода скважинных генераторов нейтронов, Это достигается тем, что рабочий эамедлитель разделен на секции перегородками, выполненными из поглотителя тепловых нейтронов, с отверстиями соединяющими секции, при этом в секциях размещены счетчики тепловых нейтронов, а в усилительный блок введены переключатель поддиапазонов и формирователь импульсов, выход которого подключен к блоку индикации, снабженному дистанционным переключателем поддиапаэонов измерения.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Монитор состоит из блока 1 регистрации, блока 2 питания и усиления и блока 3 индикации. Блок регистрации содержит ряд счетчиков 4 тепловых нейтронов, рабочий замедлитель 5 из водородсодержащего вещества, поглощающую тепловые нейтроны оболочку в форме цилиндрического стакана 6, по-. глощающие теплоные нейтроны перегородки 7 с отнерстиями, защитный водородсодержащий замедлитель 8 и защитную металлическую оболочку 9. На торце рабочего замедлителя 5, обращенного к потоку быстрых нейтронов, имеются цилиндрические полости 1 О.

К блоку 1 регистрации пристыкован блок 2, содержащий переключатель 11 поддиапаэонов, источник 12 питания счетчиков, усилитель 13 и формирователь 14 импульсов. Блок 3 индикации содержит индикаторный прибор 15 и дистанционный переключатель 16 поддиапазонов, связанный с переключателем 11 поддиапазонов. Связь блоков 2 и 3 осуществляется посредством экранированного кабеля 17.

Устройство работает следующим образом „

Блок 1 регистрации располагают

5 так, чтобы сторона его, свободная от замедлителя 8, была обращена к мониторируемому нейтронному генератору, а ось цилиндрического стакана 6 проходила через элемент генератора, излучающий. нейтроны. Попавшие в апертуру монитора быстрые нейтроны без ослабления проходят сквозь обо лочку 9 и замедляются до тепловых скоростей в эамедлителе 5. Часть этих ней тронов поглощаетс я веществ ом стакана 6 и в перегородке 7, другая проходит в следующую секцию блока регистрации, а оставшаяся — попадает в рабочий объем счетчика 4, создавая на его выходе электрические сигналы, Включение нужного счетчика 4 осуществляется переключателем 11 поддиапазонов, к оторый управляется дис та нционно из блока индикации дистанционным переключателем 16 . Чем выше поток нейтронов, тем более дальним от входа быстрых неитронов в блок 1 счетчиком производится измерение. Последовательно измерение каждым из счетчиков 4 позволяет мониторировать нейтронные потоки в частично перекрывающихся поддиапазонах, а общий диапазон расширяется. Поглощающие перегородки

7 с отверстиями создают одинаковые условия регистрации во всех секциях, 35 а величины поддиапазонон определяются толщиной перегородок и величиной отверстий в них. Сигнал с выхода счетчика 4 усиливается усилителем 13 и поступает на вход формирователя 14

40 импульсов. С выхода формирователя через экранированный кабель 17 на вход индикаторного прибора 15 поступают одинаковые прямоугольные импульсы, которые перерабатываются, и прибор 15 дает информацию о нейтронном выводе. В качестве индикаторного прибора могут быть использованы осциллограф, пересчетный или стрелочный приборы.

Нейтроны, не попавшие в апертуру монитора, но эа счет отражения от окружающих предметов попадающие в блок регистрации через оболочку 9 и замедлитель 8, замедляются в нем до тепловых скоростей и поглощаются стаканом 6, не оказывая влияния на изме.— рение.

Наличие внутри поглощающего стакана поглощающих нейтроны перегородок с отверстиями и размещение в об60 разовавшихся секциях независимых счетчиков тепловых нейтронов позволяет поднять верхний предел динамического диапаэона ° мониторируемых потоков до величины 10 н/с. Отсутст12

65 ние необходимости передвижения блока

655212

ЦНИИП1 Заказ 8097/4

Тираж 688 Подписное

Филиал IIIIII Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 регистрации по отношению к генератору нейтронов делает апертуру регистрации постоянной и повышает оперативность и точность измерений. Крсме того, повышению точности способствует и включение после усилителя в цепь ре- 5 гистрации сигналов формирователя импульсов .

Формула изобретения

10 устройство для мониторирования нейтронных потоков скважинных генераторов, содержащее блок индикации, усилительный блок, источник питания, блок регистрации, состоящий из защитного замедлителя, охв атывающего с боковой стороны и дна цилиндричес- кий стакан иэ поглотителя тепловых нейтронов, рабочего замедлителя, заполняющего внутренний объем стакана до уровня, меньшего глубины стакана, и имеющего цилиндрические полости на торце, обращенном к потоку быстрых нейтронов, счетчика тепловых нейтронов, помещенного в рабочий замедлитель по оси блока и металлической защитной оболочки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерения, повышения точности и оперативности мониторирования, рабочий замедлитель разделен на секции перегородками, выполненными из поглотителя тепловых нейтронов, с отверстиями соединяющими секции, при этом в секциях размещены счетчики тепловых нейтронов, а в усилительный блок введены переключатель поддиапаэонов и формирователь импульсов, выход которого подключен к блоку индикации, снабженному дистанционным переключателем поддиапазонов измерения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аллен В. Д. Регистрация нейтponos. M ..,, Госатомиздат, 1962, с. 97.

2. Патент США Р 2556768, кл. 250-831, опублик. 1951.