Устройство для определения концентрации делящегося вещества в топливных образцах без их разрушения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДЕЛЯЩЕГОСЯ ВЕЩЕСТВА В ТОПЛИВНЫХ ОБРАЗЦАХ БЕЗ ИХ РАЗРУШЕНИЯ, состоящёё^^^из блока: замедлителя источника нейтронов и датчика нейтронов деления, преимущественно всеволнового, окруженного поглощающим тепловые нейтроны материалом, о т л ич а ю щ е ее я тем, что, с целью увеличения точности измерений, в него введен импульсный источник нейтронов, а размер и материал блока замедлителя и датчика нейтронов делен.ия выбраны так, что константа спада тепловьк нейтронов блока замедлителя меньше константы спада датчика.(ЛCZ
lcm + pф,у йВ Вcтро- (у ц4
®@@ <4О-тоиа Ь - А
«* «« .Я««%
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
«««Л««
РЕСПУ6ЛИК
„SU„„716419 цР4 С 21 С 17/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИД ЕТЕЛЬС ГВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
По ДЕЛАМ ИЗОИ ЕТЕНИЙ И ОтНРЫтИЙ (21) 2629514/18-25 (22) 16.06.78 (46) 15.04.87. Бюл. Ф 14 (71) Московский ордена Трудового
Красного Знамени инженерно-физический институт (72) В.Л.Ромоданов и В.Г.Николаев (53) 621.039.5(088.8) (56) Atomic Energy Review, ч. 11, В 2, 1973, р. 341-368.
Фролов В.В. Ядерно-физические ме- тоды контроля делящихся веществ..М, Атомиздат, 1976, с. 81. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДЕЛЯЩЕГОСЯ ВЕЩЕСТВА
В ТОПЛИВНЫХ ОБРАЗЦАХ БЕЗ ИХ РАЗРУШЕНИЯ, состоящее«-.из блока замедлителя источника нейтронов и датчика нейтронов деления, преимущественно всеволнового, окруженйого поглощающим тепловые нейтроны материалом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерений, в него введен импульсный источник нейтронов, а размер и материал блока замедлителя и датчика нейтронов деления выбра. ны так, что константа спада тепловых нейтронов блока замедлителя меньше а константы спада датчика.
Схематически устройство изображено на фиг. 1; на фиг. 2 — временная зависимость пЬтока нейтронов.
Предлагаемое устройство состоит из импульсного источника нейтронов 1, расположенного снаружи или внутри блока замедлителя 2, датчика нейтро- . нов деления, состоящего из блока замедлителя нейтронов деления, образ1р ца 3 и счетчиков замедлившихся нейтронов деления 4, причем датчик нейт ронов деления отведен от блока замедлителя 2 и исследуемого образца 5 экраном 6 из материала поглощающим замедлившиеся нейтроны, Блоки замедлителя и датчика нейтронов деления могут быть изготовлены из водородсодержащего материала, например плексигласа. было следующим.
Материал замедлителя и датчика нейтронов — плексиглас. Размеры замедлителя — 290 " 180 " 580 мм. Размеры датчика нейтронов деления следающие: толщина 50 мм, высота
290 мм. Датчик окружал кассету диаметром 68 мм. В датчике применялись счетчики тепловых нейтронов типа
30 СНМ- 14 в количестве 6 штук.
Константа спада тепловых нейтро-,, нов замедлителя 5520 с, датчика нейтронов 20 ° 180 с . В кассете на-, ходилось 20 стержней уран обогащенный до 27 П
Работа устроиства по определению концентрации делящихся веществ без их разрушения состоит в следующем.
Импульсный источник нейтронов 1 созда40 ет в блоке замедлителя 2 поток тепловых нейтронов, который облучает исследуемый образец 5. Под действием тепловых нейтронов происходит деление ядер исследуемого образца. Быст45 рые нейтроны деления, проходя без ослабления экран 6, попадают в блок замедлителя нейтронов деления 3, где становятся тепловыми и регистрируются счетчиками 4. Тепловые нейтроны.
50 блока замедлителя 2 поглощаются эк раном 6 и не попадают в счетчики 4.
В момент вспышки нейтронов импульсного источника часть нейтронов попадает в блок 3 и служит для монитори55 рования его мощности. При выборе частоты повторения импульсов генератора много больше самого короткого периода полураспада запаздывающих нейтронов, последние дадут постоянЯ
1 716419
Предлагаемое устройство относится
"=" "к"области ядерйой энергетики, в частности, к устройствам для определения
,койцентрации делящегося вещества в тепловыделяющих элементах ядерных реакторов. В настоящее время для не-. разруш пощего контроля"используются устройства, основанные на принципе
" регйстраций как собственного, так и индуцированного излучения ТВЭЛов.
Конструктивно такие устройства имеют источник облучения ТВЭЛов и датчик вторичного излучения по количеству и составу которого можно судить о " концентрации делящегося вещества. 15
Йайболее"блйзким к предлагаемому изобретению является устройство для
"определенйя концентрации делящегося вещества в топливных образцах без их — - разрушейия
Это устройство содержит блок замедлителя источника нейтронов в виде бака с раствором делящегося вещества,"датчик нейтронов деления ти па всеволнового окруженного погло- 25 щающим тепловые нейтроны материалом и постоянный сурьмянобериллиевый источник нейтронов .
Недостатком устройства является малый период пблураспада нейтронного йстбчййка", что приводит к быстрому снижению его мощности, а-, следовательно, к точности конечного результата и его надежности, так-как""при ходится вводить поправки на измерение мощности при длительной работе устройства.
Целью предлагаемого изобретения является увеличение точности и надежности определения концентрации делящегося вещества при длительной работе уСтройства.
Поставленйая цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок замедлйтеля и датчик нейтронов деления типа всеволнового окруженноro экраном, поглощающим"тепловые нейтроны, введен импульсный источник нейтронов, причем константе спада тепловых нейтронов датчика нейтронов деления должна быть больше соответствующей величины блока замедлителя.
Последйее условйе однозначно опреде" ляет размеры и материал, из "кбторого изготовлены блок и датчик. Выбирая соотношения между константами спада, можно добиться максимальной точности в определении концентрации делящего ся вещества в исследуемом образце °
В частности испытанное устройство
+ Ръ Редактор П.Горькова Техред А.Кравчук ..Корректдр Т.Колб! Тираж 395 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР I по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1329/2 Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4. ный по времени фон нейтронов. При условиях, что константа спада тепловых нейтронов датчика нейтронов деления больше, чем константа спада блока замедлителя, временная зависимость потока нейтронов, регистрируемая счетчиками 4, будут иметь вид, представлений на фиг. 2. Число нейтронов, соответствующее крутой константе спада 1, будет пропорцибнально мощности нейтронного источника, число нейтронов соответствующее пологой константа спада (2) будет пропорционально концентрации вещества изотопа, делящегося на тепловых нейтронах, и связанной как с плотностью вещества, так и с обогащением а число нейтронов дающее постоянный по времени фон (3) пропорционально сумме слагаемых, зависящих от общей концентрации делящегося вещества, например U и U ", s которую так<38 же входят как плотность, так и обогащение. Отношение числа нейтронов, связанных с крутой константой к числу нейтронов пологой, дает относительную концентрацию изотопа, делящегося на тепловых нейтронах, зави1 16419, 4 сящую как от плотности вещества, так и от обогащения, нормированную на мощность источника. При этом для нормировки не требуется отдельного мониторного тракта. Отношение числа нейтронов, представляющих постоянный фон, к числу нейтронов пологой кон.станты спада дает относительное обогащение образца и практически не заЮ висит от плотности, Таким образом, вышеописанное устройство позволяет определить концентрацию делящихся веществ, например 2 35 Я 39 238 U ыли Б в присутствии U 15 причем возможна сколь угодно длитель, ная работа устройства, так как оно обладает качеством самомониторирова- ния на одном и том же электронном тракте, что повышает точность и на20 дежность конечного результате. Кроме того, устройство позволяет разделить эффекты изменения концентрации делящегося вещества; связанные как с плотностью его, так и с обогащением. 25 Все.устройство может быть реализовано простыми средствами и укомплектовано приборами, выпускающимися серийно промышленностью, 
