Wlasciciel patentu: VEB Vakutronik, Drezno (Niemiecka Republika De¬ mokratyczna) Impulsowa komora rozszczepieniowa o duzym zakresie pomiarowym przeznaczona do detekcji neutronów powolnych Przedmiotem wynalazku jest impulsowa komora jonizacyjna do wykrywania powolnych neutronów dla pomiarów strumienia neutronów i pomiarów okresowych w czasie uruchamiania reaktorów jad- rów. 5 Podczas uruchomienia reaktora nalezy miec moz¬ nosc dokonywania technicznych pomiarów strumie¬ nia neutronów w zakresie od 10 do 1010 n/sek cm2.Do tego celu nadaja sie szczególnie komory impul¬ sowe z materialem rozszczepialnym np. z uranem, 10 plutonem, gdyz w ten sposób zostaje wyelimino¬ wany wplyw promieni gamma wystepujacych przy pomiarach strumieni neutronów.Wada dotychczas znanych komór jonizacyjnych jest to, ze zakres pomiarowy strumienia neutro- 15 nów mierzony za pomoca jednej komory jest ogra¬ niczony. Znane sa np. komory, które maja czulosc okolo 0.1 p,/ ^ za pomoca których mozna do- n/sek.cm2 konac pomiaru strumienia neutronów w zakresie 20 od okolo 10 do 5.106- -. Przy czulosci okolo sek.cm2 10 imP«/se . mozna dokonac pomiaru strumienia n/sek.cm2 neutnonów w zakresie od 105 do 5.1010- sek. cm2 W praktyce do pomiarów strumienia neutronów w zakresie 105 do 5.1010- — nie stosuje sie im- sek. cm2 pulsowych komór jonizacyjnych, wyposazonych so w kosztowne uklady elektroniczne, lecz komory z warstwa boru jako komory strumieniowe z kom¬ pensacja promieniowania gamma. Jednak w kaz¬ dym przypadku dla dokonania pomiaru strumie¬ nia neutronów w calym zakresie pomiaru sa po¬ trzebne dwa oddzielne kanaly pomiarowe reaktora.Zadaniem niniejszego wynalazku jest usuniecie tych wad i stworzenie impulsowej komory joniza¬ cyjnej, umozliwiajacej dokonanie pomiarów stru¬ mienia neutronów w calym zakresie za pomoca jednego kanalu pomiarowego.Wedlug wynalazku osiaga sie to w ten sposób, ze w jednym detektorze zostaly umieszczone dwie od¬ dzielne odizolowane elektrody zbiorcze, które moz¬ na przelaczac, przy czym ilosc materialu rozszcze¬ pialnego, nalezaca do kazdej z elektrod zbior¬ czych, rózni sie miedzy soba wspólczynnikiem po¬ wielania przy rozszczepieniu przez neutrony. Ten sam wynik mozna równiez osiagnac przez umiesz¬ czenie dwóch lub wiecej izolowanych od siebie ka¬ tod posiadajacych jedna lub kilka wspólnych elek¬ trod zbiorczych, przy czym ilosc materialu roz¬ szczepialnego nalezaca do poszczególnych katod i na nie dzialajacych, rózni sie od siebie róznym wspólczynnikiem powielania przy rozszczepieniu przez neutrony.Dla kanalu pomiarowego reaktora mozna wedlug wynalazku zastosowac tylko jedna komore impul¬ sowa, Tstóra ma jedna elektrode zbiorcza a dwie lub wiecej izolowane wzgledem siebie katody, 498233 49323 4 które mozna przelaczac albo ma jedna katode a dwie lub wiecej przelaczamyeh elektrod zbior¬ czych równiez izolowanych wzgledem siebie. Ma¬ terialy rozszczepialne nalezace do kazdej z wy¬ branych katod lub elektrod zbiorczych, róznia sie miedzy soba róznym wspólczynnikiem powiela¬ nia przy rozszczepianiu przez neutrony. Przez uzie¬ mienie jednej lub kilku katod i jednoczesne przy¬ lozenie potencjalu elektrod zbiorczych do pozosta¬ lych, wzglednie odwrotnie przez przylozenie poten¬ cjalu ziemi do jednej lub kilku elektrod zbiorczych, a potencjalu elektrod zbiorczych do pozostalych elektrod beda nieczynne kazdorazowo te ilosci ma¬ terialów rozszczepialnych, których przynalezne ka¬ tody posiadaja potencjal elektrod zbiorczych, wzglednie posiadaja potencjal uziemionych elek¬ trod.Przyklad wykonania wedlug wynalazku jest uwi¬ doczniony na rysunku.Fig. 1 przedstawia uklad wedlug wynalazku z dwoma cylindrycznymi elektrodami. Fig. 2 uklad wedlug wynalazku z dwoma cylindrycznymi kato¬ dami.Na fig. 1 wewnetrzna, centralna elektroda zbior¬ cza jest oznaczona cyfra 1, a odpowiadajaca jej warstwa materialu rozszczepialnego cyfra 4, nato¬ miast cyfra 2 jest oznaczona druga, zewnetrzna elektroda zbiorcza umieszczona wspólosiowo z pier¬ wsza, przy czym material rozszczepialny przyna¬ lezny do tej elektrody zewnetrznej, jest oznaczony cyfra. 3. Cyfra 5 sa oznaczone izolatory elektrod zbiorczych 1 i 2. Cyfra 6 jest oznaczony przelacznik dwubiegunowy, którego srodkowe zaciski lacza sie przez opornik 7 z zewnetrzna elektroda zbiorcza 2, a zewnetrzne zaciski poprzez opornik 8 z wewne¬ trzna elektroda zbiorcza 1. Cyframi 9 i 10 sa ozna¬ czone kondensatory sprzegajace, które przekazuja wyniki obu polozen a i b przelacznika 6 do nieuwi- docznionego wzmacniacza.Jezeli przelacznik znajduje sie w polozeniu a (fig. 1), to pod napieciem znajduje sie tylko pierw¬ sza elektroda zbiorcza, dolaczona przez opornik 8, która rejestruje tylko te impulsy napieciowe, które zostana wytworzone w materiale rozszczepialnym 4 przynaleznym tylko do pierwszej elektrody zbior¬ czej 1.Przy polozeniu przelacznika w pozycji b elektro¬ da zbiorcza 1 nie znajduje sie pod napieciem, na¬ tomiast elektroda zbiorcza 2 ma wzgledem ziemi wyzszy potencjal tak, ze rejestrowane sa tylko te impulsy napieciowe, które pochodza od materialu rozszczepialnego elektrody zbiorczej 2.Dwie lub wiecej elektrod izolowanych wzgledem siebie, oraz materialy przynalezne do kazdej z nich, na przyklad uran, pluton, mozna latwo od siebie odróznic jesli chodzi o ich wspólczynnik powiela¬ nia, przy rozszczepianiu przez neutrony. Przez do¬ wolne przylozenie napiecia potencjalu katody (uziemienie) do pozostalych elektrod zbiorczych, czynne sa tylko te materialy rozszczepialne, któ¬ rych przynalezne elektrody zbiorcze posiadaja po¬ tencjal wyzszy od potencjalu katody.Na fig. 2 jest przedstawiony uklad podobny jak na fig. 1. Komora nie ma jednak dwóch przelaczal- nych elektrod zbiorczych 1, 2 wzgledem jednej ka¬ tody, lecz posiada dwie lub wiecej katod 11, 12 izolowanych miedzy soba (przy jednej elektrodzie zbiorczej 13). Oczywistym jest, ze materialy roz¬ szczepialne nalezace do kazdej, wzglednie do wla- 5 snie czynnej katody 11, 12, to znaczy material 14 (do 11), a 15 (do 12), róznia sie swymi wspólczynni¬ kami powielania przy rozszczepianiu przez neutro¬ ny. Cyfra 16 jest oznaczony przelacznik o dwóch polozeniach c i d, poprzez który za pomoca zródla i0 napiecia i opornosci roboczej 17, jedna (11) lub dru¬ ga katoda (12) sa przylaczane jednobiegunowo do dodatniego bieguna zródla napiecia. Uzyskane im¬ pulsy sa doprowadzane przez kondensator sprze¬ gajacy 18 do dolaczonego wzmacniacza dla dalsze- 15 go przetwarzania.Poprzez odpowiednie przykladanie potencjalu ziemi (masy) do jednej lub kilku katod 11, 12, oraz przez przylozenie potencjalu elektrod zbiorczych do pozostalych katod, nieczynne staja sie zawsze 20 te materialy rozszczepialne, których przynalezne katody posiadaja potencjal elektrod zbiorczych.Przy polozeniu przelacznika w pozycji d (fig. 2) katoda 12 posiada potencjal ziemi, a elektroda zbiorcza 13 rejestruje tylko te impulsy, które po- 25 cfiodza od materialu rozszczepialnego 15, znajdu¬ jacego sie na katodzie 12. Natomiast przy poloze¬ niu przelacznika w pozycji c, katoda 12 posiada ten sam potencjal no elektroda zbiorcza 13. Czyn¬ ny wiec moze byc tylko material rozszczepialny 14 30 katody 11.Aby mozna bylo caly zakres strumienia objac pomiarem to wspólczynniki powielania przy roz¬ szczepieniu przez neutrony dla poszczególnych ma¬ terialów rozszczepialnych, nalezacych do róznych 35 katod i elektrod zbiorczych, musza sie znajdowac wzgledem siebie w stosunku od okolo 2:1 do 107 : i.Te stosunki wspólczynników mozna uzyskac przez rózne wielkosci czynnych powierzchni, po- 40 krytych materialem rozszczepionym, lub przez rózna grubosc warstwy materialu rozszczepialnego, albo rózne wzbogacanie rozszczepialnego izotopu.Wspólczynniki poszczególnych materialów roz¬ szczepialnych moga sie takze róznic, przez zasto- 45 sowanie rozszczepialnych izotopów o róznym mi¬ kroskopowym przekroju poprzecznym rozszczepia¬ nia.Wszystkie te kombinacje mozna zastosowac równoczesnie w celu uzyskania róznic wspólczyn- 50 nika powielania materialów rozszczepialnych przy rozszczepianiu przez neutrony. PL