Neutronenfluss-Detektor mit abgleichbarer r-Strahlenkompensation
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Neutronenfluss-Detektor mit zwei Haupt-Ionisationskammern und abgleichbarer y-Strahlen-Kompensation. Derartige Neutronenfluss-Detektoren werden insbesondere in Kernreaktor-Anlagen verwendet, in welchen unter gewissen Umständen, beispielsweise beim Betrieb mit niedriger Leistung, der von der strahlung herrührende Anteil des Ionisationsstromes im Neutronenfluss-Detektor bedeutend grösser ist als der von der Neutronenaktivität herrührende. Neutronenfluss-Detektoren mit 7-Strahlen-Komp ensation enthalten grundsätzlich zwei Ionisationskammem, die eine gemeinsame Sammel- oder Kollektorelektrode aufweisen.
Die beiden Ionisationskammern können dabei mit elektrischen Potentialen entgegengesetzter Polarität polarisiert sein, so dass der gemeinsame Ausgangstrom der beiden Kammern verschwindet oder im Rahmen des Erreichbaren nahezu verschwindet, wenn die beiden Kammern einem gleichförmigen y-Strahlenfluss ausgesetzt sind.
Die eine der beiden Kammern kann zusätzlich eine Neutronenemfpindlichkeit aufweisen, die durch Anwendung eines geeigneten Elektrodenmaterials, beispielsweise Bor, erreichbar ist. Wenn die y-Strahlen-Kompensation dieser Kammer ausreichend ist, so ist der Ausgangsstrom nur vom Neutronenfluss abhängig, wenn die Kammern einem gemischten Strahlenfluss ausgesetzt sind, der sowohl eine y-Strahlungskomponente als auch eine Neutronenstrahlungskomponente aufweist.
Erfindungsgemäss wird eine ausreichende ?1-Strahlen-Kompensation dadurch erreicht, dass mehrere auf 7-Strafflen empfindliche Ionisationskammern, die ein kleineres Volumen aufweisen als die Haupt Ionisationskammern, einzeln oder wahlweise kombiniert zum Abgleich der Kompensation zwischen den beiden Haupt-Ionisationskammern mittels Umschaltvorrichtungen in den elektrischen Stromkreis schaltbar sind.
Im folgenden wird ein für y-Strahlen-kompensierter Neutronenfluss-Detektor rein beispielsweise unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, welche eine schematische Darstellung eines Detektors und der zugehörigen Schaltung zeigt.
Die Räume zweier Ionisationskammern 1 und 2 befinden sich zwischen den Elektroden 3, 4 und 5, welche als zueinander parallele Platten oder konzentrische Zylinder ausgebildet sein können. Die den beiden Ionisationskammern 1 und 2 gemeinsame zentrale Elektrode 4 ist mit einem Messgerät 6 verbunden, und den beiden andern Elektroden 3 und 5 sind elektrische Spannungen entgegengesetzter Polarität zugeführt, d. h. die eine der Elektroden 3 und 5 weist eine positive Spannung auf und die andere eine negative. Wird das sich zwischen den Elektroden befindende Gas ionisiert, so fliesst einerseits ein elektrischer Strom vom positiven Pol der Speisespannungsquelle durch das Messgerät 6 und andererseit fliesst durch letzteres ein Strom in entgegengesetzter Richtung zum negativen Pol der Speisespannungsquelle.
Die Elektrode 3, welche zusammen mit der zentralen Elektrode 4 die Ionisationskammer 1 begrenzt, ist mit einer aus Bor bestehenden Schicht 7 überzogen, welche unter dem Einfluss eines Neutronen flusses-Strahlen aussendet, die lokal ionisierend wirken und einen Ionisationsstrom durch das Messgerät 6 zur Folge haben. Der von der Ionisationskammer 1 herrührende Ionisationsstrom ist die Summe einer vom Neutronenfluss erzeugten Stromkomponente und einer von anderweitig auftretender ionisierender Strahlung herrührenden Stromkomponente. Die andere Ionisationskammer 2 führt einen Ionisationsstrom, der in entgegengesetzter Richtung durch das Messgerät 6 fliesst, und der seinen Ursprung nur in der anderweitig auftretenden ionisierenden Strahlung hat.
Wenn nun die von der anderweitig auftretenden ionisierenden Strahlung herrührenden Stromanteile entgegengesetzt gleich gross sind, so zeigt das entsprechend geeichte Messgerät 6 nur den Neutronenfluss an, d. h. die Einrichtung ist bezüglich strahlung vollständig kompensiert.
Infolge von Herstellungstoleranzen ist jedoch immer mit Fehlerkomponenten zu rechnen, die von der anderweitig auftretenden ionisierenden Strahlung herrühren.
Aus diesem Grund sind mehrere Ionisationskammern 8 mit geringem Rauminhalt vorgesehen, welche wahlweise mittels geeigneter Stufenschalter 9 und 10 entweder kurzgeschlossen oder in den Messkreis eingeschaltet werden können. Die kleinen Ionisationskammern 8 weisen zwei Elektroden auf, wobei je die eine Elektrode 11 dauernd mit dem Messgerät 6 verbunden ist und je die andere Elektrode 12 mit je einem Kontakt 13 jedes der beiden Stufenschalter 9 und 10. Der Stufenschalter 9 weist einen geerdeten leitenden Rotorsektor 14 auf und der Stufenschalter 10 einen leitenden Rotorsektor 15, welch letzterer mittels eines Umschalters 16 wahlweise mit dem positiven oder negativen Pol der Speisespannungsquelle verbindbar ist.
Die beiden leitenden Sektoren 14 und 15 der Stufenschalter 9 und 10 sind elektrisch derart gegeneinander versetzt, dass jede der Elektroden 12 entweder an Erde gelegt ist oder mit dem einen Pol der Speisespannungsquelle verbunden ist. Die zusätzlichen Ionisationskammern 8 sind derart dimensioniert, dass der von ihnen herrührende Stromanteil nur einen geringen Prozentsatz, beispielsweise 1 O/o bis 2 O/o, des von der Ionisationskammer 2 herrührenden Ionisationsstromes beträgt.
Neutron flux detector with adjustable r-ray compensation
The present invention relates to a neutron flux detector with two main ionization chambers and adjustable y-ray compensation. Such neutron flux detectors are used in particular in nuclear reactor systems in which, under certain circumstances, for example when operating at low power, the portion of the ionization current in the neutron flux detector resulting from the radiation is significantly greater than that resulting from the neutron activity. Neutron flux detectors with 7-beam compensation basically contain two ionization chambers that share a common collector electrode.
The two ionization chambers can be polarized with electrical potentials of opposite polarity, so that the common output current of the two chambers disappears or almost disappears within the scope of what can be achieved when the two chambers are exposed to a uniform y-radiation flow.
One of the two chambers can also have a neutron sensitivity that can be achieved by using a suitable electrode material, for example boron. If the y-ray compensation of this chamber is sufficient, the output current is only dependent on the neutron flux if the chambers are exposed to a mixed ray flux, which has both a y-radiation component and a neutron radiation component.
According to the invention, a sufficient? 1-beam compensation is achieved in that several ionization chambers which are sensitive to 7 penalties and which have a smaller volume than the main ionization chambers, individually or optionally combined to adjust the compensation between the two main ionization chambers by means of switching devices in the electrical circuit are switchable.
A neutron flux detector compensated for y-rays is described below, purely by way of example, with reference to the accompanying drawing, which shows a schematic representation of a detector and the associated circuit.
The spaces between two ionization chambers 1 and 2 are located between electrodes 3, 4 and 5, which can be designed as mutually parallel plates or concentric cylinders. The central electrode 4 common to the two ionization chambers 1 and 2 is connected to a measuring device 6, and electrical voltages of opposite polarity are fed to the other two electrodes 3 and 5, i.e. H. one of the electrodes 3 and 5 has a positive voltage and the other a negative voltage. If the gas located between the electrodes is ionized, an electrical current flows from the positive pole of the supply voltage source through the measuring device 6 on the one hand and a current flows through the latter in the opposite direction to the negative pole of the supply voltage source.
The electrode 3, which together with the central electrode 4 delimits the ionization chamber 1, is coated with a layer 7 made of boron which, under the influence of a neutron, emits flow rays that have a local ionizing effect and result in an ionization current through the measuring device 6 to have. The ionization current originating from the ionization chamber 1 is the sum of a current component generated by the neutron flux and a current component originating from other ionizing radiation. The other ionization chamber 2 carries an ionization current which flows in the opposite direction through the measuring device 6 and which has its origin only in the ionizing radiation occurring elsewhere.
If the current components originating from the ionizing radiation that occurs elsewhere are oppositely equal, the correspondingly calibrated measuring device 6 only shows the neutron flux; H. the facility is fully compensated for radiation.
As a result of manufacturing tolerances, however, fault components must always be expected which arise from the ionizing radiation that occurs elsewhere.
For this reason, several ionization chambers 8 with a small volume are provided, which can either be short-circuited or switched into the measuring circuit by means of suitable step switches 9 and 10. The small ionization chambers 8 have two electrodes, with one electrode 11 being permanently connected to the measuring device 6 and the other electrode 12 with a contact 13 of each of the two tap changers 9 and 10. The tap changer 9 has a grounded conductive rotor sector 14 and the step switch 10 has a conductive rotor sector 15, the latter being connectable to the positive or negative pole of the supply voltage source by means of a changeover switch 16.
The two conductive sectors 14 and 15 of the tap changers 9 and 10 are electrically offset from one another in such a way that each of the electrodes 12 is either connected to earth or to one pole of the supply voltage source. The additional ionization chambers 8 are dimensioned such that the current component originating from them is only a small percentage, for example 10 / o to 2 O / o, of the ionization current originating from the ionization chamber 2.