Ионизационная камера

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп81 5795 (61) Дополнительное к авт. саид-ву Р 482704

О (22) Заявлено 040277 (21) 2444252/18-25 (5ЦМ. кл.з

Н 01 7 47/02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 23.0381 Бюллетень КЯ 11

Дата опубликования описания 230щ1 (5З) УДК 621 ° 387 °.426 (088 ° 8) / (72). Авторы изобретения

В.И. Алексеев, В.А. Андреев, И.Я. Емельян

Е.A. Осколков и В.В. Постников (71) Заявитель (54) ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к ионизационной камере, предназначенной для измерения высокоинтенсивного нейтронного и гамма-излучения в условиях высоких температур, и может найти применение для измерений распределения нейтронного и гамма-излучения в активной . зон е ядерных реак торов .

Известно использование ионизационных камер для измерения распределения нейтронного и гамма-излучения по высоте канала реактора, для чего в каналах ядерного реактора размещают пучки с параллельно расположенными на разных уровнях независимыми, изолированными .друг от друга камерамн(1).

Недостатками таких устройств являются их большие габариты и большое количество металла, введение которого в активную зону ядерного реактора приводит к ухудшению его физических характеристик.

По основному авт. св. Р 482704 известна ионизационная камера, снабженная линией связи из триаксиального кабеля, герметично введенного в корпус камеры. Линия связи состоит иэ центральной токоведущей металлической жилы, металлической наружной оболочки и йромежуточной металличес- 30 кой коаксиальной оболочки, отделенной изоляцией от центральной жилы и наружной оболочки кабеля.

B газонаполненном корпусе по длине камеры размещены три коаксиальные электрода: наружный собирающий, промежуточный охранный и центральный, который соединен с центральной токоведущей жилой триаксиального кабеля линии связи. Промежуточный охранный электрод камеры соединен с промежуточной оболочкой триаксиального кабеля линии связи, изолирован от центрального электрода камеры и отделен от корпуса камеры дискретно размещенными дистанционирующими изоляторами.

Наружный собирающий электрод состоит из секций, расположенных с зазором между наружными дистанциониру" ющими изоляторами и отделенных изоляцией от промежуточного охранного электрода и газовым промежутком от корпуса камеры. Секции наружного электрода электрически соединены изолированными перемычками с центральным электродом камеры и кабеля. Линия связи и рабочие электроды камеры могут быть выполнены на основе единого триаксиального кабеля. При таком выполнении центральный и проме815795 жуточный электроды камеры служат продолжениями центральной жилы и промежуточной оболочки триаксиального кабеля линии связи.

Секции собирающего электрода и наружные изоляторы промежуточного электрода представляют собой отрезки наружной оболочки и изоляции кабеля, расположенной между наружным и промежуточным .электродами. Торцовые поверхности дистанционирующих изоляторов и изоляции между наружной и промежуточной оболочками триаксиального кабеля линии связи в объеме камеры герметизируются покрытием из радиационно-стойкой армированной металлом керамики.

Для регистрации нейтронов внешняя поверхность собирающего электрода имеет покрытие из нейтроночувствительного вещества, например из делящегося вещества (2).

Однако камера позволяет измериTb лишь, величину интегрального потока излучения. С помощью,камеры невозможно производить. замеры распределения нейтронного и гамма-излучения по ее длине. Камера не позволяет также одновременно получить раздельные замеры величин нейтронного и гамма-потоков °

Цель изобретения — расширение функций ионизационной камеры за счет обеспечения возможности измерения распределений нейтронного и гаммам ения по ее длине, а также возможность раздельной регистрации нейтронного и гамма-потоков.

Поставленная цель достигается тем, что центральный электрод выполнен в виде нескольких, по крайней мере, двух центральных жил, расположенных внутри охранного электрода и изолированных друг от друга и от охранного электрода. Каждая центральная жила соединена с токопроводящей перемычкой, по крайней мере, с одной секцией наружного собирающего электрода.

Число центральных жил s триаксиальном кабеле линни связи соответствует числу жил центрального электрода каме ри, Кроме того, в случае одновременной регистрации нейтронного и гамма-из- . лучения секции собирающего электрода без покрытия и секции, снабженные покрытием из нейтроночувствительиого вещества, расположены с чередованием.

На фиг. l. показана малогабаритная ионизационная камера, продольный разрез; на фиг. 2 - узел Б на Фиг. 1 в месте перехода линии связи во внутреннюю конструкцию камеры, продольный разрез; на фиг. 3 — разрез A-A на фиг. 1 °

Малогабаритная ионизационная камера включает в себя герметичный цилиндрический корпус 1 из термостойкого и радиационностойкого проводящего материала, приваренный к переходнику 2, который в свою очередь приварен к наружной оболочке 3 линии связи. Переходник 2 является местом ввода линии связи в корпус 1. B линии связи центральные токоведущие жилы в количестве, например, четырех 4-7, промежуточная оболочка 8 и наружная оболочка 3, изготовленные из коррозионностойкой стали, изолированы друг от друга спрессованной порошкообразной окисью магния 9 и 10.

В корпусе 1 коаксиально по его длине проложена полая цилиндричес1 кая трубка из электропроводного ма5 териала с отверстиями, представляющая собой охранный электрод. Охранный электрод 11 изолирован от корпуса 1 расположенными с интервалами дис танци он и рующими и золя то рами 1 2

Щ и соединен с промежуточной оболочкой линии связи 8 металлическим переходником 13.

Внутри охранного электрода ll размещены центральные токоведущие жилы

14-17, изолированные друг от друга и от охранного электрода трубчатыми изоляторами 18, например из алунда.

Каждая из центральных токоведущих

30. делящегося материала.

Наружная поверхность секций электродов 20 и 22, предназначена для регистрации гамма-излучения, не имеет делящегося покрытия.

60 жил 14-17 соединена с одной из центральных токоведущих жил 4-7 линии связи

В интервалах между дистанционирующими изоляторами 1 2 на охранном электроде 11 закреплены отрезки трубы 19-22, представляющие собой секции собирающего электрода, которые изолированы от охранного электрода

1l. Изоляция 23 между охранным электродом 11 и секциями собирающего электрода 19-22 отделена внешней поверхностью охранного электрода от дистанционирующих изоляторов 12.

Каждая секция собирающего электрода

19 электрически соединена изолиро" ванной перемычкой 24 с одной из центральных токоведущих жил 14-17 камеры. Перемычки 24 проложены через отверстия в охранном электроде 11 °

Таким образом, внутри корпуса 1 фактически образовано несколько, например четыре, независимых регистрирующих объема, расположенных вдоль оси один за другим с собирающими электродами 19--22. Число независимых объемов регистрации соответствует числу центральных жил в корпусе.

Наружная поверхность некоторых

СЕкций, напРимер 19 и 21, собирающего электрода для регистрации нейтронного излучения покрыта слоем

815795

Корпус 1 заполнен инертным газом через штенгель 25, приваренньй к торцовой заглушке 26 и закрытый крышкой 27. В нижней части корпуса 1 расположен свободный от электродов объем 28, являющийся балластным объемом.

В линии связи над переходникам 2 на расстоянии, выбранном в зависимости от условий работы камеры, установлены герметиэаторы 29 Они заФ !

0 ключены в герметичный цилиндрический. корпус 30, приваренный к переходникам 3< Эти переходники приварены к наружной оболочке линии связи высокотемпературным припаем, Свободный конец линии связи герметизирован изоляторами 3 2. Между наружной и промежуточной оболочкой кабеля включен источник 33 питания. Центральные жилы соединены с охранным электродом через низкоомные измерители 34-37 тока.

Линия связи, ввод в камеру и рабочие электроды камеры могут быть выполнены на основе единого многожильного триаксиального кабеля.. В этом 2Я случае центральные токоведущие жилы

14-17 камеры и охранный электрод 11 являются продолжением, соответственно, центральных токоведущих жил 4-7 триаксиального кабеля линии связи,и промежуточной оболочки 8 кабеля °

Как и в линии связи центральные жилы

14-17 камеры и электрод 11 изолированы друг от друга спрессованной окисью магния. По длине наружной обо- З5 лочки многожильного триаксиального кабеля, заключенного в корпусе 1, выполнены вырезы наружной оболочки кабеля и ее изоляции от промежуточной оболочки. Часть оставшихся участков наружной оболочки кабеля 38 и изоляции кабеля вместе с приварен— ньми к ним дистанционирующими кольцами 39 образуют дистанционирующие изоляторы 1 2, отделяющие промежуточную оболочку — охранный электрод 45

11-от корпуса 1 камеры.

Чередующиеся с дистанционирующими изоляторами 12 участки наружной оболочки 19-22 служат секциями собирающего электрода. Они электричес- що ки соединены перемычками 24 с центральными жилами триаксиального кабеля, представляющими собой центральные токоведущие жилы 14-17 камеры.

Поверхность участков наружной оболочки кабеля 19 и 21 покрыта слоем делящегося материала. Поверхность участков наружной оболочки 20 и 22 не имеет делящегося покрытия. Пе. Ремычки 24 из коррозионностойкой стали расположены в отверстиях, вы- 60 полненных в наружном и промежуточных электродах кабеля. Каждая пере,мычка 24 приварена одним концом к одному из центральных электродов

14-17, а другим — к профилированным 65 крышкам 40 из того же материала, Крьшки 40 приварены к собирающи электродам таким образом, что последний сохраняет свою иару кную геометрию, имевшую место до проделки отвеРстия. Перемычки 24 изолированы промежуточного 0_#_pctBHorо электро» да ll окисью магния.

Камера работает следующим образом.

Источник 33 питания подает напряжение между корпусом 1 камеры и собирающими электродами 19-22 через. низкоомные измерители 34-37. тока. Одновременно с этим напряжение источника 33 питания подается между корпусом

1 и охранным электродом 11.

При размещении-камеры в смешанном поле нейтронного и гамма-излучения в зазорах между корпусом 1.и собиравшими электродами 19-22 происходит ионизация газа, наполняющего камеру..

Ток,возникающий между корпусом 1 и собирающими электродами 20 и 22, пропорционален уровню гаьжа-излучения в области размещения этих электродов.

Ток, возникающий между корпусом 1 и собирающими электродами 19 и 21, пропорционален суммарной ионизация, осуществляемой в незначительной степени гамма-излучением и, в основном, осколками деления, вылетающими с поверхности собирающих электродов 19 и

21 благодаря взаимодействию нейтронов с материалом делящегося покрытия.

Таким образом, камера измеряет уровень нейтронного потока в местах размещения электродов 19 и 21 и уровень гамма-излучения в местах размещения электродов 20 и 22.

При разогреве камеры в реакторе происходит повышение давления газа в объеме корпуса 1 и результирующее перераспределение газа между суммарным объемом пор в магнезиальной изоляции линии связи и объемом корпуса

1. Изменение плотности газа в объеме камеры приводит к изменению чувствительности отдельных объемов регистрации к нейтронному и гамма-излучению.

Этот эффект в значительной степени компенсируется газом, находящимся в балластном объеме камеры, поскольку при соответствующем выборе размеров балластного объема количество газа, находящегося в этом объеме, должно существенно превысить количество газа, находящегося в порах магнезиальной изоляции линии связи °

При уменьшении сопротивления изоляции между корпусом 1 и охранньм электродом 11 возникающие при этом токи утечки только нагружают источник питания и не влияют на токи, протекающие через низкоомные измерители

34-37 тока. Уменьшение сопротивления изоляции между собирающими электродами 19-22 и охранным электродом ll

815795

fZ

И

ЗУ

6 ь

Z7 может повлиять лишь в том случае, если эти сопротивления соизмеримы с сопротивлением низкоомных измерителей 34-37 тока.

Основное преимущество камеры— это расширение ее функций. Благодаря введениюодополнительныс элементов появляется возможность измерять распределение нейтронного и гамма-потоЙов по длине камеры. Это позволяет повысить точность и надежность кон- о троля ядерного реактора за счет увеличения точек контроля в активной зоне и одновременного раздельного измерения нейтронного и гамма-потоков, что позволяет уточнять соотношенйе между нейтронным потоком и энерговыделением, которое в стационарных ре-. жимах более точно контролируется по гамма-излучению.

Формула изобретения

-1. Ионизационная камера по авт. св. Р 482704, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью расширения ее функциональных возможностей путем раздельной регистрации нейтронного и гамма-потоков и измерения их распре-2З деления по высоте камеры, центральный электрод камеры выполнен в виде, по крайней мере, двух центральных жил, расположенных внутри охранного электрода и изолированных от него и друг от друга, причем каждая центральная жила соединена, по крайней мере, с одной секцией наружного собирающего электрода, а число центральных жил в триаксиальном кабеле линии связи соответствует числу жил центрального электрода камеры.

2 ° Камера по п. 1, о т л и ч аю щ- а я с я теМ, что секции собираю,щего электрода с покрытием из ней- . троночувствительного вещества и без него расположены с чередованием.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CtQA Р 3043954, кл. 250-83.3, опублик. 1958.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 482704 кл. G 01 Т 3/00, 03.08.73 (прототип) .

815795

Я-4 фиа3

Составитель И Авчиев

Техред Н. Ковалева Корректор М, Коста

Редактор Г. Кацалап

Заказ 1046/83 филиал ППП Патент, г, ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.g д. 4/5 в