FI66496C - Anordning foer maetning av foerdelningen av neutronfloedestaethet - Google Patents

Description

.:· “1 ,-, „4_ KUULUTUSjULKAlSU

jj&Sr& B (11) utlAggningsskhipt 66496 ·§§§ c («*) ^ ^ (51) K*.lk?/1m.a3 G 01 T 3/00 // G 21 C 17/00 SUOMI—-FINLAND pi) pitiiittiw^-Fk«Miiiiewii| 752100 (22) H«k>mmmvl —AmaimfcuKlH 22.07.75 (23) AMnplIvft—GIMgH«ti4at 22.07.75 (41) TnMk |ulklMtal — Blhrlt offMtRg 23.01.77

Patentti- ja rekisterihallitus /44) NahtMMpwMi )· kmAfM&m pvm.—

Patent- och register«tyrelsen Aetin««·*«ιλπιμ*pwMfcvrad 29.06.8i* (32)(33)(31) fyrisejr •wetkei»—β^ΙΗ prtorfcvt (71)(72) Natalya Dmitrievna Rozenbljum, B. Dorogomilovskaya ulitsa 58, kv. 1*2, Moskva, Mikhail Grigorievich Mitelman, ulitsa Kibalchicha 2, kv. 70, Moskva, Alina Alexandrovna Kononovich, M. Schukinskaya ulitsa 17, kv. 71, Moskva, Vladimir Semenovich Kirsanov, Metrostroevskaya ulitsa 7, kv. 27, Moskva, Vladimir Andreevich Zagadkin, Orekhovy bulvar II, korpus I, kv. 1*11, Moskva, USSR(SU) (7^) Oy Kolster Ab (51*) Laite neutronivuon t i heysjakauman mittaamiseksi - Anordning för mät- ning av fördelrtingen av neutronilödestathet Tämä keksintö liittyy mittauslaitteisiin, joita käytetään ydintekniikassa, ja tarkemmin määriteltynä laitteeseen neutronivuon tiheysjakauman mittaamiseksi ydinreaktorin reaktiivisessa sydämessä, joka laite käsittää useita oleellisesti suoralle viivalle sovitettuja ilmaisimia, joissa jokaisessa on virranmittauslaitteella varustettu, reaktiivisen sydämen ulkopuolelle sijoitettu yhdysjohto ja emitteri, joka säteilee sieppausneutronien elektroneja, sekä emit-teriä ympäröivä kollektori, jolloin ilmaisin on tehty sellaiseksi, että osa emittoiduista elektroneista menee kollektorin läpi.

Alalla on hyvin tunnettua mitali neutronivuon tiheys käyttämällä laitetta, joka on tehty virtatyyppisen ionointikammion muodossa, joka käsittää levyt, jolloin isotooppi tai isotooppien sekoitus läpikäy halkaisun neutronien vaikutuksesta, jotka kytketään yhteen levyyn.

Näihin alan aikaisempiin laitteisiin liittyy paljon haittoja: neutroneille herkän elementin loppuunpalaminen; laitteen herkkyyden 2 66496 riippuvaisuus neutronispektristä; parametrinen vaihtelu laitteesta toiseen, mikä pakottaa niiden säännölliseen kalibrointiin; iso koko; ja riittämättömän alhainen työskentelylämpötila.

Alalla on myös tunnettua käyttää laitteita, joilla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen ja jotka on tehty radioaktiivisten osoittimien muodossa, jotka mittaavat neutronivuolle alttiissa aineessa indusoidun aktiivisuuden.

Jälkimmäisissä laitteissa voidaan käyttää kalvoa, nauhoja, va-nunkeja, kaasuja tai nesteitä radioaktiivisina osoittimina. Radioaktiiviset osoittimet, joita käytetään neutronivuon tiheyden jakaantumisen mittaamiseksi, tekevät mahdolliseksi hyvin suuresti samanlaisten laitteiden valmistuksen ja ne vaikuttavat osaltaan mittauksen suuren tarkkuuteen ja radioaktiivisen aineen vähäiseen loppuunpalamiseen .

Radioaktiivisten osoittimien muodosta tehdyn, aikaisemman laitteen suurin haitta on sen pieni herkkyys yhdessä sen seikan kanssa, että osoittimen aktivointi ja sen aktiivisuuden mittaus on pakko erottaa eri paikassa ja eri ajankohtana tapahtuviksi. Tästä syystä tätä menetelmää käytetään tavallisesti neutronivuon tiheyden toistuviin mittauksiin ydinreaktoreissa. Sitä paitsi radioaktiivisten osoittimien avulla tapahtuva mittaaminen on hyvin suuritöistä, koska siinä on käytettävä monimutkaisia järjestelmiä, jotka sisältävät järjestelyjä näytteiden siirtämiseksi automaattisesti sätoily-tyspaikalle ja takaisin säteilytysajän mittaamiseksi ja näytteiden idusoidun aktiivisuuden mittaamiseksi.

Alalla on lisäksi tunnettua käyttää laitetta, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen ydinreaktorin sydämen ympärillä korkeussuunnassa ja joka on tehty omalla käyttövoimalla toimivien ilmaisimien muodostaman ryhmän muodossa, joka ilmaisin koostuu säteilijästä, kokoojasta ja näitä erottavasta eristimestä. Laite, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen ja joka on tehty omalla käyttövoimalla toimivien ilmaisimien ryhmän muodossa, on samanlainen kuin se, joka on tehty radioaktiivisten osoittimien muodossa, paitsi siinä, että edellinen mittaa virran, jonka indusoi varattujen hiukkasten vuo säteilijästä kokoojaan, joka on verrannollinen neutronivuohon ilmaisimen paikalla. Jälkimmäistä tyyppiä oleva laite tarjoaa kaikki radioaktiivisen osoittimen edut ynnä lisä- 3 66496 etuna nopean reaktion, koska tieto mitattavasta määrästä saadaan suoraan mittaushetkellä.

Lisäksi yksinkertainen mittauspiiri on mahdollisuus syöttää tietoja tietokoneeseen tekevät tämän laitteen edullisemmaksi kuin kaikki muut tällaiset, saatavissa olevat välineet.

Ilmaisimien keskinäinen häiriö vääristää kuitenkin tämän laitteen (omalla käyttövoimalla toimivien ilmaisimien ryhmän) antamaa kuvaa neutronivuon tiheyden jakaantumisesta sydämen ympärillä korkeussuunnassa. Ohut kokooja ei kykene kokonaan absorboimaan varattuja hiukkasia, jotka tulevat heitetyiksi ulos säteilijästä; jotkut niistä iskevät vierekkäisten ilmaisimien välisiin yhteysjohtoihin, indusoiden näissä virran, jolla on päinvastainen merkki kuin omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen siqnaali. Tämä vaikutus on hyvin merkittävä, jos laite sisältää hyvin paljon omalla käyttövoimalla toimivia ilmaisimia.

Po. keksinnön tavoitteena on kehittää laite, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen ydinreaktorin reaktiivisessa sydämessä ja jossa ilmaisimien keskinäinen häiriö olisi vältetty.

Mainittuun tavoitteeseen päästään keksinnön mukaisesti edellä esitetyn mukaisella mittauslaitteella, jolle on tunnusomaista, että viivasuoraan ojentuvasta suojasta, joka on rakennettu siten ja johon ilmaisimet ja yhdysjohdot on kiinnitetty siten, että yhdysjohdot on suojattu kollektorien läpi menevältä elektronien osalta.

Keksinnön eräässä toteutusmuodossa suoja on muodostettu kaikille ilmaisimille yhteiseksi, lovetuksi lieriöksi, jolloin lovet on muodostettu lieriön pintaan ja kukin lovi sisältää yhden ilmaisimen vastaavine yhdysjohtoineen.

Keksinnön vaihtoehtoisessa toteutusmuodossa suoja on muodostettu litteäksi tai koveraksi, aukolliseksi levyksi, joka on yhteinen kaikille ilmaisimille ja jonka toiselle puolelle ilmaisimet on kiinnitetty, jolloin ilmaisimien yhdysjohdot on viety aukkojen läpi levyn toiselle puolelle.

Keksinnön muut tavoitteet ja edut käyvät ilmi laitteen joidenkin toteutusesimerkkien seuraavasta kuvauksesta, joka liittyy oheiseen piirustukseen, jossa: kuvio 1 esittää etukuvantoa keksinnön mukaisesta laitteesta, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen; 4 66496 kuvio 2 esittää poikkileikkauskuvantoa kuvion 1 laitteesta pitkin kuvion 1 viivaa II-II; kuvio 3 esittää pitkittäistä läpileikkauskuvantoa keksinnön mukaisesta, omalla käyttövoimalla toimivasta ilmaisimesta ehdotetussa laitteessa, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen , kuvio 4 esittää etukuvantoa keksinnön mukaisen laitteen vaihtoehtoisesta toteutusmuodosta, jolla mitataan neutronivuon tiheyden j akaantuminen; kuvio 5 esittää etukuvantoa keksinnön mukaisen laitteen toisenlaisesta toteutusmuodosta, jolla mitataan neutronivuon tiheyden j akaantuminen; kuvio 6 esittää kuvantoa takaa kuvion 5 näyttämästä laitteesta; kuvio 7 esittää poikkileikkauskuvantoa kuvion 5 laitteesta pitkin kuvion 5 viivaa VII-VII; kuvio 8 esittää etukuvantoa keksinnön mukaisen laitteen neljännestä toteutusmuodosta, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen ; kuvio 9 esittää kuvantoa takaa kuvion 8 näyttämästä laitteesta; kuvio 10 esittää poikkileikkauskuvantoa kuivon 8 laitteesta pitkin kuvion 8 viivaa X-X; ja kuvio 11 esittää sähköpiiriä niiden signaalien mittaamiseksi, jotka tulevat kuvion 1 näyttämään, neutronivuon tiheyden jakaantumisen mittaavan laitteen omalla käyttövoimalla toimivista ilmaisimista;

Piirustuksen mukaisesti ehdotettu laite, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen ydinreaktorin (ei näytetty piirustuksessa) sydämessä käsittää omalla käyttövoimalla toimivat ilmaisimet 1 (kuviot 1 ja 2), joista jokainen käsittää herkän osan 2 ja yhteysjohdon 3, jotka molemmat osat on kiinnitetty suojaan 4.

Omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen 1 herkkä osa 2 käsittää säteilijän 5 (kuvio 3), kokoojan 6, joka on tehty ruostumattomasta teräksestä, ja eristimen 7, joka on tehty kvartsista ja joka erottaa säteilijän 5 kokoojasta 6. Säteilijä 5 on tehty jostakin aineesta, joka aktivoituu neutronivuossa varattujen hiukkasten muo- 5 66496 dostamiseksi. Muiden rakenneosien valmistusaineet valitaan sen kriteerin perusteella, että aineessa neutronivuon vaikutuksesta indusoitujen, varattujen hiukkasten lukumäärä on paljon pienempi kuin säteilijässä 5. Omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen 1 yhteys-johto 3 käsittää kaapelin 8, jossa on virtaa syöttävä sydän 9, mi-neraali-eristysosa 10 ja ruostumaton teräsvaippa 11. Kaapelin 8 vaippa 11 on kytketty kokoojaan tiivistävässä suhteessa. Säteilijään 5 nähden vastakkaisella puolella yhteysjohto 3 on tiivistetty seokseen 12 avulla. Yhteysjohdon 3 virtaa syöttävä sydän 9, joka on kytketty säteilijään 5, ulottuu seoksen 12 läpi ja toimii ulos johtavana osana.

Omalla käyttövoimalla toimivat ilmaisimet 1 (kuvio 1) on kiinnitetty suojaan 4 siten, että suoja 4 suojaa kunkin omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen 1 yhteysjohtoa 3 varattuja hiukkasia vastaan, joita toisen ilmaisimen säteilijä 5 (kuvio 3) säteilee, jolloin suojan 4 paksuus on riittävä kaikkien varattujen hiukkasten täydellistä absorbointia varten. Suoja 4 on tehtävä tarpeeksi lujasta aineesta, joka kestää reaktorin sydämessä esiintyvät olosuhteet ja joka ei aktivoidu neutronivuossa.

Suoja 4 voidaan tehdä useilla eri muodoilla. Kuviot 1 ja 2 näyttävät esim. suoja 4, joka on yhteinen kaikille omalla käyttövoimalla toimiville ilmaisimille (1) ja joka on tehty lovetun lieriön 13 muodossa, jossa lovet on tehty lieriön ulkopinnassa pitkin sen emäviivaa. Jokainen lovi 14 sisältää ydinreaktorin sydämen ennalta määrätyllä korkeudella yhden omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen 1 (herkän osan 2 ja yhteysjohdon 3).

Kuvion 4 näyttämä suoja 4 on tehty putkikappaleiden 15 muodossa, joita on yksitellen kutakin ilmaisinta 1 varten. Jokaisen omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen 1 herkät osat on sovitettu näihin putkikappaleisiin 15 ja ilmaisimen 1 yhteysjohdot 3 on kytketty jäykästi yllä olevien ilmaisimien vastaaviin osiin 15 ja ne ulottuvat näiden ulkopinnoilla.

Kuvioiden 5, 6 ja 7 näyttämässä laitteesa, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen, on suoja 4 tehty tasaisen levyn 16 muodossa, jossa on aukot 17 (kuviot 5 ja 6), jotka on tehty pitkin levyn akselia. Levyn 16 toiselle pulolelle (kuvio 7) on kiinnitetty omalla käyttövoimalla toimivien ilmaisimien 1 herkät osat 2 6 66496 ja ilmaisimien 1 yhteysjohdot 3 on johdettu ulos levyn 3 toiselle puolelle aukkojen 17 kautta.

Suojan 4 voi myös tehdä koveron levyn 18 muodossa (kuviot 8, 9 ja 10), jossa on aukkoja 19, joiden sisällä ovat ilmaisimien 1 herkät osat 2, kun taas yhteysjohdot 3 on johdettu ulos aukkojen 19 kautta levyn ulkopuolelle (kuvio 10).

Kuvioissa 5, 6 ja 7 sekä kuvioissa 8, 9 ja 10 näytetyn laitteen mallin ansiosta voidaan omalla käyttövoimalla toimivien ilmaisimien 1 herkät osat 2 järjestää koaksiaaliseen suhteeseen.

Kuvion 11 näyttämä piiri mittaa omalla käyttövoimalla toimivien ilmaisimien 1 antamat signaalit mittauskojeen 20 avulla, jolla on pieni tuloimpedanssi (enintään 1 Koomi). Ilmaisimet 1 on joko kytketty mittauskojeeseen 20 kytkimen 21 kautta tai oikosuljettu maahan vastuksen 22 kautta, jolla on sama vastusarvo kuin mittaus-kojeella 20.

Ehdotettu laite, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen ydinreaktorin sydämen ympärillä korkeussuunnassa toimii seuraavasti.

Laite, jolla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen (kuviot 1 ja 2) ja jossa on suoja 4, johon on kiinnitetty jäykästi omalla käyttövoimalla toimivat ilmaisimet 1, lasketaan reaktorin sydämen yhteen kanavaan.

Kun neutronivuo iskee omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen 1 säteilijään 5 (kuvio 3), tapahtuu ydinreaktio (n; j), jolloin säteilijän 5 aine muodostaa beeta-aktiivisen isotoopin. Beeta-aktii-vinen isotooppi läpikäy halkeamisen ja sen säteilemät, suurenergi-set hiukkaset kulkevat eristimen 7 läpi ja iskevät maadoitettuun kokoojaan 7. Säteilijästä 5 lähtevät beetahiukkaset antavat sille positiivisen varauksen: ja iskiessään kokoojaan 6 ne antavat tälle negatiivisen varauksen, niin että muodostuu jännite-ero säteilijän 5 ja kokoojan 6 välillä. Säteilijän 5 ja maadoitetun kokoojan 6 ollessa oikosuljettuina mittauskojeen kautta (kuvio 11) niiden välillä kulkee virta, jonka suuruus on verrannollinen neutronivuon tiheyteen. Suojaan 4 kiinnitettyjen, omalla käyttövoimalla toimivien ilmaisimien 1 säteilijät 5 sijaitsevat ennalta määrätyissä kohdissa sydämen ympärillä sen korkeussuunnassa. Koska suojalla 4 on estetty keskinäinen häiriö omalla käyttövoimalla toimivien il- 66496 maisimien 1 välillä, ilmaisee jokaisen omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen 1 antama virtalukema neutronivuon todellisen tiheyden ilmaisimen 1 herkän osan 2 paikalla.

Jokaisen omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen 1 kautta kulkevan virran suuruuden mittaa mittauskoje 20 ja muut omalla käyttövoimalla toimivat ilmaisimet oikosuljetaan maahan vastuksen 22 kautta kytkimen 21 avulla.

Kuvioiden 5, 6 ja 7 sekä kuvioiden 8, 9 ja 10 näyttämät laitteet, joilla mitataan neutronivuon tiheyden jakaantuminen, toimivat samalla tavalla kuin kuvion 1 laite.

Näin ollen voidaan suojan avulla saada todellinen kuva neutronivuon tiheyden jakaantumisesta ydinreaktorin sydämen ympärillä korkeussuunnassa. Suoja, joka on tehty riittävän paksusta metallista, jotta se absorboisi suurenergiset beetahiukkaset, suojaa juuri alhaalla olevan, omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen yhteys-johtoa beetahiukkasia vastaan, joita säteilee juuri ylempänä olevan, omalla käyttövoimalla toimivan ilmaisimen säteilijä.

Suoja, joka on tehty tasaisen tai koveron levyn muodossa, sallii omalla käyttövoimalla toimivien ilmaisimien herkkien osien koaksiaalisen järjestelyn. Kun omalla käyttövoimalla toimivien ilmaisimien herkät osat on järjestetty koaksiaaliseen suhteeseen, on mahdollista saada tarkempi kuva neutronivuon tiheyden jakaantumisesta reaktorissa, joissa neutronivuon tiheyden gradientit ovat säteit-täisiä.

Claims (3)

8 66496

1. Laite neutronivuon tiheysjakauman mittaamiseksi ydinreaktorin reaktiivisessa sydämessä/ joka laite käsittää useita oleellisesti suoralle viivalle sovitettuja ilmaisimia (1), joissa jokaisessa on virranmittauslaitteella varustettu, reaktiivisen sydämen ulkopuolelle sijoitettu yhdysjohto (3) ja emitteri (5), joka säteilee sieppausneutronien elektroneja, sekä emitteriä ympäröivä kollektori (6), jolloin ilmaisin on tehty sellaiseksi, että osa emittoiduista elektroneista menee kollektorin läpi, tunnettu viivasuoraan ojentuvasta suojasta (4), joka on rakennettu siten ja johon ilmaisimet (1) ja yhdysjohdot (3) on kiinnitetty siten, että yhdysjohdot on suojattu kollektorien (6) läpi menevältä elektronien osalta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että suoja (4) on muodostettu kaikille ilmaisimille (1) yhteiseksi, lovetuksi lieriöksi (13), jolloin lovet (14) on muodostettu lieriön pintaan ja kukin lovi (14) sisältää yhden ilmaisimen (1) vastaavine yhdysjohtöineen (3).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että suoja (4) on muodostettu litteäksi (16) tai koveraksi (18), aukolliseksi levyksi, joka on yhteinen kaikille ilmaisimille (1) ja jonka toiselle puolelle ilmaisimet on kiinnitetty, jolloin ilmaisimien yhdysjohdot (3) on viety aukkojen (17, 19) läpi levyn toiselle puolelle.