KR20150080811A - BF3 neutron detection system with self-diagnosis function, and its method - Google Patents

BF3 neutron detection system with self-diagnosis function, and its method Download PDF

Info

Publication number
KR20150080811A
KR20150080811A KR1020140000306A KR20140000306A KR20150080811A KR 20150080811 A KR20150080811 A KR 20150080811A KR 1020140000306 A KR1020140000306 A KR 1020140000306A KR 20140000306 A KR20140000306 A KR 20140000306A KR 20150080811 A KR20150080811 A KR 20150080811A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
measurement
neutron
distribution
detector
measurement system
Prior art date
Application number
KR1020140000306A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101662727B1 (en
Inventor
최유선
이환수
신호철
Original Assignee
한국수력원자력 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국수력원자력 주식회사 filed Critical 한국수력원자력 주식회사
Priority to KR1020140000306A priority Critical patent/KR101662727B1/en
Publication of KR20150080811A publication Critical patent/KR20150080811A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101662727B1 publication Critical patent/KR101662727B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T3/00Measuring neutron radiation
    • G01T3/001Spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00Details of radiation-measuring instruments

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

The present invention relates to a BF3 neutron measurement system and a method thereof and, more specifically, to a BF3 neutron measurement system, including a function of diagnosing the malfunction of a measurement device and a sensitivity change of a neutron measurement system, and a method thereof. The measurement system, capable of detecting a neutron by using BF3 charging gas, includes a multichannel analyzer (110) for obtaining a signal detected by a BF3 detector; an analyzing module (120) storing reference distribution sampled by using the number as a reference count according to neutron energy from the signal obtained by the multichannel analyzer (110), and diagnosing and analyzing the soundness of the system based on a relationship between the reference distribution and measurement distribution; an input part (130) inputting variable information into the analyzing module (120); and an output module (140) outputting a diagnosis and analysis result of the analyzing module.

Description

자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측시스템 및 그 방법{BF3 neutron detection system with self-diagnosis function, and its method}[0001] The present invention relates to a BF3 neutron detection system having a self-diagnostic function,

본 발명은 BF3 중성자 계측시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 중성자 계측시스템의 민감도 변화와 계측장비의 고장 여부를 자가 진단할 수 있는 기능을 갖는 계측시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a BF3 neutron measurement system and a method thereof, and more particularly, to a measurement system and a measurement method having a function of self-diagnosing a change in sensitivity of a neutron measurement system and a failure of the measurement equipment.

중성자는 원자를 직접 전리하지 않으므로 중성자의 검출은 (n, p), (n, α), (n, γ), (n, 분열) 등의 반응에서 2차적으로 발생되는 이벤트를 검출하는 간접적인 검출방법이 적용되어야 한다. Since neutrons do not directly atomize atoms, the detection of neutrons is an indirect process that detects secondary events in reactions such as (n, p), (n, Detection methods should be applied.

특히 열중성자 검출에는 B-10의 (n,α) 반응이 이용되며, Li-7과 α입자에 의해 발생되는 전기에너지를 펄스 신호로 변환하여 이루어진다. Particularly, the (n, α) reaction of B-10 is used for the detection of thermal neutrons, and the electric energy generated by Li-7 and α particles is converted into a pulse signal.

붕소(B)의 천연동위원소로는 B-10(19.8%)과 B-11(80.2%)이 존재하며, 특히 B-10은 열중성자에 대해 큰 단면적을 가지므로 B-10을 농축(~96%)하여 중성자의 계측효율을 높일 수 있다.B-10 (19.8%) and B-11 (80.2%) exist in the natural core of boron (B), and B-10 has a large cross- %), It is possible to increase the measurement efficiency of the neutron.

열중성자의 검출에 사용되는 BF3 가스의 주요 반응은 다음과 같다.The main reaction of BF3 gas used for the detection of thermal neutrons is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

도 1은 일반적인 전리함을 포함하는 가스형 BF3 중성자 검출기의 계측 원리를 보여주는 도면으로, B-10과 중성자의 반응으로 전리함 내의 가스를 전리시켜 전자와 양이온의 이온쌍이 생성되며, 전자는 펄스 카운터 회로에 인가된 고전압에 의해 양극으로 이동하고 양이온은 음극으로 이동하여 각 전극에 포집되어 전류가 흐르게 되며, 펄스 카운터 회로에서는 발생된 펄스를 계측하여 중성자 수를 측정하게 된다. 검출기의 음극(cathode)은 중성자 단면적이 작은 알루미늄(Aluminum)이 주로 사용되고, 양극(anode)은 가느다란 철선 형태를 갖는 것이 일반적이다.FIG. 1 is a diagram showing the measurement principle of a gas type BF3 neutron detector including a general ionizer. In the reaction between B-10 and a neutron, ions in an ionization chamber are ionized to generate ion pairs of electrons and positive ions. The positive high voltage moves to the anode, the positive ions move to the cathode, the current is collected by each electrode, and the pulse counter measures the number of neutrons by measuring the pulse generated in the pulse counter circuit. The cathode of the detector is generally made of aluminum having a small neutron sectional area, and the anode has a thin wire shape.

도 2는 일반적인 BF3 중성자 계측 시스템을 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing a general BF3 neutron measurement system. FIG.

BF3 중성자 계측 시스템은, BF3 검출기(10)에서 검출된 신호를 증폭하고 파고 선별기(pulse height discriminator)(20)에서 일정 크기의 전압 펄스만을 선별하여 일정한 파형으로 바꾸게 되며, 다음으로 펄스 파형을 정형하기 위한 펄스 조정기(pulse shaper)(30)와 펄스신호를 낮은 주파수의 펄스열로 변환하게 되는 펄스 분주기(pulse divider)(40)를 거쳐서 펄스 적분기(log pulse integrator)(50)를 통해 출력된 신호를 중성자 계측 신호로 기록하게 된다.The BF3 neutron measurement system amplifies the signal detected by the BF3 detector 10 and selects only a voltage pulse of a predetermined magnitude from a pulse height discriminator 20 to convert it into a constant waveform. A pulse shaper 30 and a pulse divider 40 for converting the pulse signal into a low frequency pulse string to output a signal output through a log pulse integrator 50 Neutron measurement signal.

그러나 이와 같은 종래의 중성자 계측 시스템은 검출기에서 검출된 펄스의 개수만을 취득하기 때문에 검출기 또는 계측 시스템의 고장이나 중성자 민감도 저하를 알 수가 없으며, 따라서 원자력발전소에서와 같이 중성자 검출 등의 중요 운전변수들에 대한 감시가 이루어져야함에도 검출기 또는 계측 시스템의 건전성 유지를 신뢰할 수 없는 문제점이 있다.
However, since such a conventional neutron measurement system acquires only the number of pulses detected by the detector, it is impossible to know the failure of the detector or the measurement system and the decrease of the neutron sensitivity. Therefore, as in the nuclear power plant, There is a problem that the maintenance of the integrity of the detector or the measurement system can not be relied upon.

공개특허공보 제10-2011-0034576(공개일자: 2011.04.05)Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0034576 (published on April 04, 2011)

등록특허공보 제10-1282962호(등록일자: 2013.07.01)
Patent Registration No. 10-1282962 (Registration date: 2013.07.01)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 중성자 계측시스템의 민감도 변화와 계측장비의 고장 여부를 공리적 기준으로 사용될 수 있는 기준 분포를 활용하여 건전성을 자가 진단할 수 있는 기능을 갖는 계측시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
An object of the present invention is to provide a measurement system having a function of self-diagnosing a soundness by using a reference distribution which can be used as an axiomatic reference to a change in sensitivity of a neutron measurement system and a failure of the measurement equipment And to provide a method thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측시스템은, BF3 충전가스를 이용하여 중성자를 검출하기 위한 중성자 계측시스템에 있어서, BF3 검출기에서 검출된 신호를 취득하기 위한 다채널 분석기와; 상기 다채널 분석기에서 취득된 신호로부터 중성자 에너지에 따른 개수를 참조 계수로 하여 샘플링 측정된 기준 분포가 저장되며, 상기 기준 분포와 측정 분포 사이의 관계로부터 시스템의 건전성을 진단 분석하게 되는 분석모듈과; 상기 분석모듈에 변수 정보를 입력하기 위한 입력부와; 상기 분석모듈의 진단 분석 결과를 출력하게 되는 출력부;를 포함한다.In order to achieve the above object, a BF3 neutron measuring system having a self-diagnosis function of the present invention is a neutron measuring system for detecting neutrons using a BF3 filling gas, A channel analyzer; An analyzing module for analyzing the soundness of the system from the relationship between the reference distribution and the measurement distribution, wherein the reference distribution is sampled by using the number of neutron energies as a reference coefficient from the signal acquired from the multi-channel analyzer; An input unit for inputting variable information to the analysis module; And an output unit for outputting a diagnostic analysis result of the analysis module.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 기준 분포는 참조 계수와 동일한 측정에 사용된 총 중성자 개수가 같은 측정 계수를 갖는 측정 분포와 선형적인 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the present invention, the reference distribution is characterized in that the total number of neutrons used in the same measurement as the reference coefficient is expressed by a linear relationship with a measurement distribution having the same measurement coefficient.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 변수 정보는 적어도 하나의 표준편차와 진단 조건을 포함한다.Preferably, in the present invention, the variable information includes at least one standard deviation and a diagnostic condition.

본 발명의 자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측방법은, BF3 충전가스를 이용하여 중성자를 검출하기 위한 중성자 계측방법에 있어서, BF3 검출기에서 검출된 신호로부터 중성자 에너지에 따른 개수를 참조 계수로 하여 샘플링된 기준 분포를 저장하고 상기 기준 분포와 측정 분포 사이의 관계로부터 시스템의 건전성을 진단 분석하는 것을 특징으로 한다.
The BF3 neutron measurement method having the self-diagnosis function of the present invention is a neutron measurement method for detecting neutrons using a BF3-filled gas. The neutron measurement method includes the steps of: And stores the reference distribution and diagnoses and analyzes the health of the system from the relationship between the reference distribution and the measurement distribution.

본 발명에 따른 자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측시스템 및 그 방법은, 중성자 계측 시스템의 민감도 변화와 고장 여부를 임의 시점에서 자가 진단할 수 있는 장점이 있다.
The BF3 neutron measurement system and the method having the self-diagnosis function according to the present invention have an advantage that the sensitivity change and failure of the neutron measurement system can be self-diagnosed at a certain time.

도 1은 일반적인 가스형 BF3 중성자 검출기의 계측 원리를 보여주는 도면,
도 2는 일반적인 BF3 중성자 계측 시스템을 보여주는 도면,
도 3의 (a)(b)는 B-10의 (n,α) 반응을 도식적으로 나타낸 도면,
도 4의 (a)(b)는 검출기의 측벽 효과를 고려한 B-10의 (n,α) 반응을 도식적으로 나타낸 도면,
도 5는 BF3 검출기의 펄스 높이 스펙트럼을 보여주는 그래프,
도 6은 원전 초기노심 연료장전에 사용된 BF3 검출기를 다채널 분석기를 이용하여 얻은 펄스 높이와 중성자 개수를 도시한 기준분포를 보여주는 그래프,
도 7은 기준분포와 측정분포 사이의 관계를 보여주는 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 BF3 중성자 계측시스템의 블록 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 BF3 중성자 계측방법을 보여주는 흐름도,
도 10은 본 발명에 따른 BF3 중성자 계측시스템을 이용한 판정 기준을 예시하여 설명하기 위한 그래프,
도 11은 본 발명에 따른 BF3 중성자 계측시스템을 이용한 자가 진단의 예를 보여주는 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a diagram showing the principle of measurement of a general gas type BF3 neutron detector,
2 is a diagram illustrating a general BF3 neutron measurement system,
3 (a) and 3 (b) schematically show the (n, α) reaction of B-10,
4 (a) and 4 (b) schematically show the (n, a) reaction of B-10 in consideration of the side wall effect of the detector,
Figure 5 is a graph showing the pulse height spectrum of the BF3 detector,
FIG. 6 is a graph showing a reference distribution showing the pulse height and the number of neutrons obtained by using a multi-channel analyzer for the BF3 detector used in the nuclear reactor core charging in the nuclear reactor,
Figure 7 is a graph showing the relationship between a reference distribution and a measurement distribution,
8 is a block diagram of a BF3 neutron measurement system according to the present invention.
9 is a flow chart showing a BF3 neutron measurement method according to the present invention,
FIG. 10 is a graph illustrating an example of a criterion using the BF3 neutron measurement system according to the present invention,
11 is a graph showing an example of self-diagnosis using a BF3 neutron measurement system according to the present invention.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이며, 이하의 특정한 구조나 기능적 설명들은 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference characters designate the same or similar parts throughout thefigures, The present invention is not limited to these embodiments.

본 발명의 자가 진단 기능은 계측시스템의 고장이 없는 경우에 다음과 같은 공리적(axiomatic) 근거를 바탕으로 한다.The self-diagnosis function of the present invention is based on the following axiomatic basis when there is no failure of the measurement system.

- BF3 검출기는 입사된 중성자 에너지에 무관하게 항상 특정한 스펙트럼(spectrum)을 갖는다.The BF3 detector always has a specific spectrum, regardless of the incident neutron energy.

- BF3 검출기의 스펙트럼은 동일한 형상(shape)을 갖는다. 이때 개수 차이에 의한 측정불확도는 이론적으로

Figure pat00002
이내에 존재해야 한다.- The spectrum of the BF3 detector has the same shape. The measurement uncertainty due to the difference in number is theoretically
Figure pat00002
.

- 동일한 검출기에 대하여 통계적으로 충분한 중성자 수로부터 얻은 BF3 검출기의 스펙트럼과 중성자 수(n)로부터 얻은 스펙트럼의 분포를 동일 그래프 상에 도시할 경우에 측정 횟수에 따른 불확도를 갖더라도 검출기가 건전할 경우에 선형적(y=ax; a는 상수) 형태로 되어야 한다.- the spectra of the BF3 detector obtained from statistically sufficient neutron numbers for the same detector and the distribution of the spectra obtained from the neutron number (n) on the same graph, if the detector is sound even though it has an uncertainty according to the number of measurements It should be linear (y = ax; a is a constant).

본 발명은 이러한 공리적 기준을 바탕으로 사전에 측정되어 산출된 기준 스펙트럼과, 측정 스펙트럼 사이의 통계적인 비교를 통하여 선형성을 확인하여 계측시스템의 자체 고장 여부 또는 계측장비의 민감도 및 건전성을 판정하는 것을 기술상의 특징으로 하는 것이다.The present invention is based on the above-mentioned axiomatic criteria, and the linearity is checked through a statistical comparison between the reference spectrum and the measurement spectrum, which have been measured and calculated in advance, to determine whether the measurement system itself has failed or the sensitivity and soundness of the measurement equipment. .

기준 스펙트럼의 분포는 계측시스템이 건전할 경우에 항상 일정한 형태의 분포를 가져야 되므로, 공리적 기준(Axiomatic Reference)으로 사용될 수 있으며, 통계적인 의미에서는 모집단의 분포가 변하지 않고, 모집단의 모든 개체를 사전에 알고 있는 것과 같다. 따라서 기준 스펙트럼이 통계적으로 불변하는 기준으로 이용될 수 있기 때문에, 기준 스펙트럼은 중성자를 계측하는 동안 측성 스펙트럼을 비교 분석하는 기준 분포로 사용될 수 있다. 예를 들어, 기준 스펙트럼은 중성자 선원을 이용하여 충분한 통계적 의미를 갖는 모집단이 될 수 있도록 최소 백만 개 이상의 입사 중성자를 취득하여 사용될 수 있다.The distribution of the reference spectrum can be used as an axiomatic reference because the measurement system must always have a uniform distribution in the case of soundness. In the statistical sense, the distribution of the population does not change, It is like you know. Thus, since the reference spectrum can be used as a statistically invariant criterion, the reference spectrum can be used as a reference distribution for comparing and analyzing the lateral spectra during neutron measurements. For example, the reference spectrum can be used by acquiring at least 1 million incident neutrons to become a population with sufficient statistical significance using a neutron source.

한편 계측시스템의 이상 여부는 기준 스펙트럼(모집단)과 측정 스펙트럼(표본 집단) 사이의 선형성을 분석하여 판단하게 되며, 일정한 누적 중성자수 단위로 측정 스펙트럼을 통계처리한 후에 기준 스펙트럼(모집단)과의 선형성 분석과 표본 집단의 측정불확도(measurement uncertainty)를 계산한다. 최종적으로는 중성자 계측이 완료된 후에 계측된 모든 중성자를 통계 처리하여 계측 시스템의 자체 고장 여부를 판정하거나 계측과정에서의 정당성을 확인할 수 있을 것이다.
On the other hand, the abnormality of the measurement system is judged by analyzing the linearity between the reference spectrum (population) and the measurement spectrum (sample group). After the measurement spectrum is statistically processed in units of a certain cumulative number of neutrons, Calculate the measurement uncertainty of the analysis and sample. Finally, after neutron measurement is completed, all measured neutrons can be statistically processed to determine whether the measurement system is malfunctioning or to justify the measurement.

도 3의 (a)(b)는 B-10의 (n,α) 반응을 도시적으로 나타낸 도면으로, 각각 기저상태와 여기상태를 보여준다. Figs. 3 (a) and 3 (b) are diagrams showing the (n, a) reaction of B-10 and show the base state and excitation state, respectively.

BF3 가스에서 B-10은 Li-7과 α입자로 생성된 후에 반대 방향으로 운동하게 되며, 한편 검출되는 펄스의 크기는 Li-7의 여기상태(excited state)(94%)와 기저상태(grounded state)(6%)에 따라서 달라지며, α입자의 에너지는 6% 정도가 1.78 MeV로 나타나고 94%는 1.47 MeV로 나타난다.In BF3 gas, B-10 is generated in Li-7 and α particles and then moves in the opposite direction, while the magnitude of the detected pulse is in the excited state (94%) and grounded state (6%), and the energy of α particle is about 1.78 MeV for 6% and 1.47 MeV for 94%.

검출기의 직경이 큰 경우에는 α입자와 Li-7의 모든 운동에너지는 검출 가스로 전달되며, 따라서 펄스 높이 스펙트럼에서는 2.31 MeV(여기상태의 Li-7)에서 큰 피크가 발생되고 2.79 MeV(기저상태의 Li-7)에서 작은 피크가 발생되어 두 개의 피크가 나타날 수 있다.When the diameter of the detector is large, all kinetic energy of the alpha particle and Li-7 is transferred to the detection gas, and thus a large peak is generated at 2.31 MeV (excited Li-7) in the pulse height spectrum and 2.79 MeV Of Li-7), two peaks may appear.

한편 검출기의 직경이 2-5 ㎝ 정도의 일반적인 사이즈의 튜브에서는 2.31 MeV와 2.79 MeV 이외에 작은 피크들이 나타날 수 있으며, 이는 α입자와 Li-7의 운동에너지가 검출 가스로 전달되지 않고 검출기의 측벽에 전달되어 발생될 수 있다.On the other hand, in the case of a tube with a typical size of 2-5 ㎝ in diameter, small peaks other than 2.31 MeV and 2.79 MeV may appear. This is because the kinetic energy of α particles and Li-7 is not transferred to the detection gas, And transmitted.

도 4의 (a)(b)는 검출기의 측벽 효과를 고려한 B-10의 (n,α) 반응을 도식적으로 나타낸 도면이다.4 (a) and 4 (b) are diagrams schematically showing the (n, a) reaction of B-10 in consideration of the sidewall effect of the detector.

도 4의 (a)에서와 같이, B-10의 (n,α) 반응에서 α입자는 측벽과 충돌하여 일부 에너지만이 전달되는 반면에 Li-7의 운동에너지 전부는 검출 가스로 전달되어 0.84 MeV에서 피크가 발생될 수 있다.As shown in FIG. 4 (a), in the (n, α) reaction of B-10, α particles collide with the sidewalls and only some energy is transferred, while all of the kinetic energy of Li- Peaks may occur in MeV.

다음으로 도 4의 (b)에서와 같이, Li-7이 측벽과 충돌하는 경우에는 Li-7의 운동 에너지 일부만이 전달되는 반면에 α입자의 운동에너지는 전부가 검출 가스로 전달되어 1.47 MeV에서 피크가 발생될 수 있다.Next, as shown in FIG. 4 (b), when Li-7 collides with the sidewall, only a part of the kinetic energy of Li-7 is transferred, while all the kinetic energy of the α- A peak may be generated.

도 5는 BF3 검출기의 펄스 높이 스펙트럼을 보여주는 그래프로써, BF3 검출기에서는 입사 중성자의 에너지와는 무관하게 일정한 특성을 보여주는 분포 그래프를 확인할 수 있으며, 실제로는 0.84 MeV와 1.47 MeV의 피크는 구별하기가 어렵다. FIG. 5 is a graph showing the pulse height spectrum of the BF3 detector. In the BF3 detector, a distribution graph showing constant characteristics regardless of the energy of incident neutrons can be confirmed. In fact, it is difficult to distinguish between 0.84 MeV and 1.47 MeV peaks .

이와 같은 특성 그래프는 검출기의 기하학적인 구조와 관련된 것이며 입사되는 중성자의 에너지와는 상관없다. 따라서 검출기 계수율(count rate)이 중요한 정보가 되며, 펄스 높이(pulse height)는 검출기의 기하학적인 구조에 따라서 약간씩 달라질 수가 있다.Such a characteristic graph is related to the geometry of the detector and is independent of the energy of the neutron incident. Therefore, the detector count rate is important information, and the pulse height may vary slightly depending on the geometry of the detector.

따라서 BF3 검출기를 제작한 후에 중성자 선원으로 충분한 수(예를 들어, 백만 개 이상)의 샘플링을 통하여 중성자 에너지에 따라서 다채널 분석기(multichannel analyzer)로 중성자 개수를 측정하게 되면 도 6과 같은 분포를 얻을 수 있다.Therefore, if the number of neutrons is measured by a multichannel analyzer according to the neutron energy through sampling of a sufficient number (for example, one million or more) of neutron sources after the BF3 detector is manufactured, the distribution shown in FIG. 6 is obtained .

도 6은 원전 초기노심 연료장전에 사용된 BF3 검출기를 다채널 분석기를 이용하여 펄스 높이와 중성자 개수를 도시한 기준 분포를 보여주는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing a reference distribution showing the pulse height and the number of neutrons using a multi-channel analyzer for the BF3 detector used in the nuclear reactor initial core fuel loading.

도 7은 기준분포와 측정분포 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the relationship between the reference distribution and the measurement distribution.

도 7과 같이 기준(reference) 분포와 측정(measured) 분포 사이의 관계를 살펴보면, 다채널 분석기에서 취득된 신호로부터 중성자 에너지에 따른 개수를 참조 계수(reference count)로 하여 x축으로 표시하고, 참조 계수와 동일한 측정에 사용된 총 중성자 개수가 같은 측정 계수(measured count)를 갖는 측정 분포를 y축으로 표시하게 되면, 공리(axiom)적인 관점에서 동일한 BF3 검출기는 다채널 분석기로 취득한 중성자 총 개수에 의한 측정불확도만을 가질 뿐, 검출기의 고장이 없는 경우에 선형적인 관계가 나타남을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the relationship between the reference distribution and the measured distribution is as follows. The number of neutron energies from the signal obtained from the multi-channel analyzer is represented as a reference count on the x-axis, If the measurement distribution with the same number of measured neutrons used in the same measurement as the coefficient is plotted on the y-axis, the same BF3 detector from the axiom perspective can be used to determine the neutron count It can be seen that there is a linear relationship when there is no failure of the detector.

따라서 본 발명에서는 BF3 검출기에서 검출되는 기준 분포와 측정 분포 사이 관계식을 이용하여 시스템의 건전성 진단이 이루어질 수가 있다.
Therefore, in the present invention, the health of the system can be diagnosed by using the relational expression between the reference distribution and the measurement distribution detected by the BF3 detector.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같으며, 종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same elements as those of the conventional art are denoted by the same reference numerals and duplicate descriptions are omitted.

도 8을 참고하면, 본 발명의 BF3 중성자 계측시스템은, BF3 검출기(10)에서 검출되어 증폭된 신호를 취득하기 위한 다채널 분석기(110)와, 다채널 분석기(110)에서 취득된 신호로부터 기준 분포를 산출하여 저장하고 이를 이용하여 시스템의 건전성을 진단 분석하게 되는 분석모듈(120)과, 분석모듈(120)에 정보를 입력하기 위한 입력부(130)와, 진단 분석 결과를 출력하게 되는 출력부(140)를 포함한다.8, the BF3 neutron measurement system of the present invention comprises a multi-channel analyzer 110 for acquiring a signal detected and amplified by the BF3 detector 10, An input module 130 for inputting information to the analysis module 120, and an output module 130 for outputting a diagnostic analysis result. The analysis module 120 analyzes the integrity of the system, (140).

도 9에 예시된 것과 같이, 분석모듈(120)은 BF3 검출기를 통해 중성자를 검출하는 단계(S10)와, 다채널 분석기(110)에서 취득한 신호를 이용하여 중성자 에너지에 따른 개수를 참조 계수로 하여 기준 분포를 측정하여 저장하는 단계(S20)를 포함하며, 이때 기준 분포는 x-y 축상의 그래프에 x-축과 y-축에 각각 동일하게 측정된 개수 값을 표시하여 x=y로 표시될 수 있으며, 이 기울기 값(x=y)은 측정 분포와 기준 분포에 대한 관계식(기울기)에서의 시스템의 건전성 판단의 기준 기울기가 된다.As illustrated in FIG. 9, the analysis module 120 may include detecting a neutron through a BF3 detector (S10) and using the number of neutron energies as a reference coefficient using the signal obtained from the multi-channel analyzer 110 Measuring and storing a reference distribution, wherein the reference distribution can be expressed as x = y by displaying the same number of measured values on the x-axis and the y-axis respectively on the xy-axis graph, , And this slope value (x = y) is a reference slope of the soundness judgment of the system in the relation of the measurement distribution and the reference distribution (slope).

다음 단계(S30)에서는 측정 계수값에 대하여 기준식을 계산하게 되며, 이때 입력장치를 통하여 입력변수를 입력받게 되며, 입력변수로는 표준편차(sigma) 또는 측정 중성자 총 개수(n)와 함께 하부 문턱값(LLD) 및 상부 문턱값(ULD)이 입력될 수 있다.In the next step S30, a reference equation is calculated with respect to the measured coefficient value. At this time, the input variable is input through the input device. The input variable includes the standard deviation sigma or the total number n of measurement neutrons, The threshold value LLD and the upper threshold value ULD may be input.

예를 들어, 측정 기준선(Y_i(E))은 측정 계수값(x_i(E))과

Figure pat00003
의 합으로 구할 수가 있다.For example, the measurement reference line (Y_i (E)) is the measurement value (x_i (E)) and
Figure pat00003
. ≪ / RTI >

다음 단계(S40)는 측정 기준선이 기준 분포로부터의 표준편차의 범위 내에 있는지 여부를 판단하여 표준편차 범위 이내인 것(Count_in)과 표준편차 범위 이외인 것(Count_out)에 대하여 각각을 카운트하여 누적하는 과정(S41)(S42)을 포함한다.In the next step S40, whether or not the measurement reference line is within the range of the standard deviation from the reference distribution is counted for each of Count_in which is within the standard deviation range (Count_in) and Count_out which is outside the standard deviation range (S41) (S42).

다음 단계(S50)에서는 불량률(Count_out/Count_in)을 계산하며, 불량률 값에 따라서 시스템의 진단 결과를 출력한다.In the next step S50, the defect rate (Count_out / Count_in) is calculated, and the diagnostic result of the system is outputted according to the defect rate value.

예를 들어, 산출된 불량률과 진단 조건(constraint)을 서로 비교하여 일정 범위 이내이면 정상으로 판정하게 되며, 일정 범위 이상인 경우에는 고장으로 판정하게 된다.For example, if the calculated defective rate is compared with the diagnostic condition (constraint), it is judged to be normal if it is within a certain range, and if it is more than a certain range, it is judged to be faulty.

도 10에 예시된 것과 같이, 기준 분포를 중심으로 폭 a는 하부 문턱값(LLD)으로 계산된 영역이며, 폭 b는 상부 문턱값(ULD)으로 계산된 영역을 나타내고 있으며, 두 개의 진단 조건을 기준으로 고장유무를 판정할 수 있다.As illustrated in FIG. 10, the width a around the reference distribution is the area calculated by the lower threshold value (LLD), the width b represents the area calculated by the upper threshold value (ULD), and the two diagnostic conditions It is possible to determine the presence or absence of a failure.

예를 들어서, 불량률이 < a인 경우에는 정상 상태로 판정하며, < b인 경우에는 주의 상태로 판정하며, > b인 경우에는 고장 상태로 판정이 이루어질 수 있다.For example, when the defect rate is < a, it is determined as a normal state, and when it is < b, it is determined as a caution state, and when it is > b, it can be judged as a failure state.

한편 동일한 중성자 계측기를 동일한 위치에서 취득한 경우, 기울기가 작아진 경우에는 중성자 선원의 세기가 적어 졌거나 중성자 계측기의 민감도가 작아짐을 유추할 수 있다.On the other hand, when the same neutron instrument is acquired at the same position, it can be deduced that the neutron source strength decreases or the neutron meter sensitivity decreases when the slope decreases.

도 11은 본 발명에 따른 BF3 중성자 계측시스템을 이용한 자가 진단의 예를 보여주는 그래프로써, 측정된 계수값이 기준 분포(검정색 데이터)를 중심으로 진단 조건(검정선)의 범위에 위치하는 지를 판정하여 검출 시스템의 이상 여부를 판정할 수가 있다.
11 is a graph showing an example of self-diagnosis using the BF3 neutron measurement system according to the present invention. It is determined whether the measured coefficient values are located in the range of the diagnostic condition (black line) around the reference distribution (black data) It is possible to determine whether or not the detection system is abnormal.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

10 : BF3 검출기 20 : 파고 선별기
30 : 펄스 조정기 40 : 펄스 분주기
50 : 펄스 적분기 110 : 다채널 분석기
120 : 분석모듈 130 : 입력부
140 : 출력부
10: BF3 detector 20: wave detector
30: pulse regulator 40: pulse divider
50: Pulse integrator 110: Multichannel analyzer
120: analysis module 130: input
140:

Claims (6)

BF3 충전가스를 이용하여 중성자를 검출하기 위한 중성자 계측시스템에 있어서,
BF3 검출기에서 검출된 신호를 취득하기 위한 다채널 분석기와;
상기 다채널 분석기에서 취득된 신호로부터 중성자 에너지에 따른 개수를 참조 계수로 하여 샘플링 측정된 기준 분포가 저장되며, 상기 기준 분포와 측정 분포 사이의 관계로부터 시스템의 건전성을 진단 분석하게 되는 분석모듈과;
상기 분석모듈에 변수 정보를 입력하기 위한 입력부와;
상기 분석모듈의 진단 분석 결과를 출력하게 되는 출력부;를 포함하는 자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측시스템.
A neutron measurement system for detecting a neutron using a BF3 charged gas,
A multi-channel analyzer for acquiring a signal detected by a BF3 detector;
An analyzing module for analyzing the soundness of the system from the relationship between the reference distribution and the measurement distribution, wherein the reference distribution is sampled by using the number of neutron energies as a reference coefficient from the signal acquired from the multi-channel analyzer;
An input unit for inputting variable information to the analysis module;
And an output unit for outputting a diagnostic analysis result of the analysis module.
제1항에 있어서, 상기 기준 분포는 참조 계수와 동일한 측정에 사용된 총 중성자 개수가 같은 측정 계수를 갖는 측정 분포와 선형적인 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측시스템.The system of claim 1, wherein the reference distribution is represented by a linear relationship with a measurement distribution having the same total number of neutrons used in the same measurement as the reference coefficient. 제1항에 있어서, 상기 변수 정보는 적어도 하나의 표준편차와 진단 조건을 포함하는 자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측시스템.2. The BF3 neutron measurement system of claim 1, wherein the variable information has a self-diagnostic function including at least one standard deviation and a diagnostic condition. BF3 충전가스를 이용하여 중성자를 검출하기 위한 중성자 계측방법에 있어서,
BF3 검출기에서 검출된 신호로부터 중성자 에너지에 따른 개수를 참조 계수로 하여 샘플링된 기준 분포를 저장하고 상기 기준 분포와 측정 분포 사이의 관계로부터 시스템의 건전성을 진단 분석하는 것을 특징으로 하는 자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측방법.
A neutron measurement method for detecting neutrons using a BF3 packed gas,
Wherein a sampled reference distribution is stored with reference to the number of neutron energies from the signal detected by the BF3 detector, and the integrity of the system is diagnosed and analyzed from the relationship between the reference distribution and the measurement distribution. BF3 Neutron measurement method.
제4항에 있어서, 상기 기준 분포는 참조 계수와 동일한 측정에 사용된 총 중성자 개수가 같은 측정 계수를 갖는 측정 분포와 선형적인 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측방법.5. The method of claim 4, wherein the reference distribution is represented by a linear relationship with a measurement distribution having the same total number of neutrons used in the same measurement as the reference coefficient. 제5항에 있어서, 상기 측정 계수에 대한 표준편차와, 시스템 건전성 판단의 기준이 되는 불확도 범위를 진단 조건으로 하는 입력변수를 입력받는 단계를 더 포함하는 자가 진단 기능을 갖는 BF3 중성자 계측방법.6. The method of claim 5, further comprising the step of receiving an input variable that includes a standard deviation of the measurement coefficient and an uncertainty range that is a criterion for determining system integrity, as a diagnostic condition.
KR1020140000306A 2014-01-02 2014-01-02 BF3 neutron detection system with self-diagnosis function, and its method KR101662727B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140000306A KR101662727B1 (en) 2014-01-02 2014-01-02 BF3 neutron detection system with self-diagnosis function, and its method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140000306A KR101662727B1 (en) 2014-01-02 2014-01-02 BF3 neutron detection system with self-diagnosis function, and its method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150080811A true KR20150080811A (en) 2015-07-10
KR101662727B1 KR101662727B1 (en) 2016-10-05

Family

ID=53792619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140000306A KR101662727B1 (en) 2014-01-02 2014-01-02 BF3 neutron detection system with self-diagnosis function, and its method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101662727B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180079644A (en) * 2017-01-02 2018-07-11 한국수력원자력 주식회사 method of Failed Feul Location Monitoring
WO2019135469A1 (en) * 2018-01-05 2019-07-11 한국수력원자력 주식회사 Method for monitoring failure in high neutron power detector
CN111323808A (en) * 2018-12-14 2020-06-23 昆明天龙经纬电子科技有限公司 Nuclear radiation sensor with radioactive source-free self-inspection function

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102419347B1 (en) * 2020-09-01 2022-07-12 한국원자력연구원 Apparatus and method for verifying radiation detector

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0875862A (en) * 1994-09-02 1996-03-22 Toshiba Corp Radiation measuring device
JPH11109036A (en) * 1997-10-02 1999-04-23 Toshiba Corp Alpha-radioactivity measurement method and device therefor
KR20110034576A (en) 2008-06-24 2011-04-05 후지 덴키 시스템즈 가부시키가이샤 Neutron dosimeter
KR20110092841A (en) * 2010-02-10 2011-08-18 한국원자력연구원 Radiation spectroscopy kit for radiation energy spectrum measurement and radioisotope analysis
KR101282962B1 (en) 2011-09-30 2013-07-08 한국원자력연구원 neutron puluse-height spectrum analysis method and the neutron detector system using thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0875862A (en) * 1994-09-02 1996-03-22 Toshiba Corp Radiation measuring device
JPH11109036A (en) * 1997-10-02 1999-04-23 Toshiba Corp Alpha-radioactivity measurement method and device therefor
KR20110034576A (en) 2008-06-24 2011-04-05 후지 덴키 시스템즈 가부시키가이샤 Neutron dosimeter
KR20110092841A (en) * 2010-02-10 2011-08-18 한국원자력연구원 Radiation spectroscopy kit for radiation energy spectrum measurement and radioisotope analysis
KR101282962B1 (en) 2011-09-30 2013-07-08 한국원자력연구원 neutron puluse-height spectrum analysis method and the neutron detector system using thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
최유선. OPR 1000 원전 로듐 노내계측기의 측정불확실도 평가. 한국에너지공학회 2013년 춘계 학술발표회 : 한국에너지공학회. 2013년05월, pp125-125* *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180079644A (en) * 2017-01-02 2018-07-11 한국수력원자력 주식회사 method of Failed Feul Location Monitoring
WO2019135469A1 (en) * 2018-01-05 2019-07-11 한국수력원자력 주식회사 Method for monitoring failure in high neutron power detector
KR20190083881A (en) * 2018-01-05 2019-07-15 한국수력원자력 주식회사 Method of monitoring for regional overpower protection detector
CN111566515A (en) * 2018-01-05 2020-08-21 韩国水力原子力株式会社 Fault monitoring method of neutron high-power detector
CN111566515B (en) * 2018-01-05 2023-10-13 韩国水力原子力株式会社 Fault monitoring method for neutron high-power detector
CN111323808A (en) * 2018-12-14 2020-06-23 昆明天龙经纬电子科技有限公司 Nuclear radiation sensor with radioactive source-free self-inspection function
CN111323808B (en) * 2018-12-14 2023-08-01 昆明天龙经纬电子科技有限公司 Nuclear radiation sensor with self-checking function without radioactive source

Also Published As

Publication number Publication date
KR101662727B1 (en) 2016-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101662727B1 (en) BF3 neutron detection system with self-diagnosis function, and its method
CN108630330B (en) Pressurized water reactor nuclear power station instrument system detector test processing method, device and system
Belli et al. Conceptual design, development and preliminary tests of a compact neutron spectrometer for the JET experiment
US9188684B2 (en) Count rate measurement device and associated fission chamber calibration device
US3381130A (en) Method and apparatus for counting standardization in scintillation spectrometry
KR20060047258A (en) Dose detector and dosimeter
US9494695B2 (en) Radiation monitor
JP4828962B2 (en) Radioactivity inspection method and apparatus
JP6066835B2 (en) Radiation measurement equipment
JP6523877B2 (en) Reactor instrumentation system and reactor
JP5491879B2 (en) Neutron multiplication system subcriticality determination device and subcriticality determination program
KR101021179B1 (en) Method and apparatus for determining nuclide in nuclear material composed of only one nuclide, and for determining nuclide composition ratio in nuclear material composed of several nuclides
KR102619779B1 (en) A threshold voltage level determining device using multichannel analysis and a method thereof
Anelli et al. Quality tests of the LHCb muon chambers at the LNF production site
US4655994A (en) Method for determining the operability of a source range detector
CN109459786B (en) Detection system based on source range signal
CN112331372A (en) Online measuring device and method for inert gas in nuclear facility gaseous effluent
CN102841368B (en) Method and system for measuring relation curve between charge number collected by gas nuclear radiation detector and applied voltage
GB2460159A (en) Automatic calibration technique for radiation detectors
KR20080108861A (en) Real-time monitoring method for energy level of proportional counter
Beingessner et al. An extended parametrization of gas amplification in proportional wire chambers
Moore et al. Methods for diagnosing and quantifying double pulsing in a Uranium Neutron Collar system using shift register logic
KR101522103B1 (en) An emitted neutron measuring instrument at external-core of nuclear reactor vessel for whole reacting range and measuring method thereof
Chichester et al. Measurement of the neutron spectrum of a DD electronic neutron generator
KR20190026554A (en) Apparatus and method for monitoring machine condition using defect evaluation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191007

Year of fee payment: 4