RU2011119091A

RU2011119091A - Устройство онлайнового измерения потока быстрых и эпитермических нейтронов

Info

Publication number: RU2011119091A
Application number: RU2011119091/07A
Authority: RU
Inventors: Людовик ОРИОЛЬ (FR); Людовик ОРИОЛЬ; Бернар ЛЕСКО (FR); Бернар ЛЕСКО; Людо ВЕРМЕРЕН (BE); Людо ВЕРМЕРЕН
Original assignee: Коммиссариат А Л` Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив (Fr); Коммиссариат А Л` Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2012-11-20
Also published as: SI2338157T1; RU2516854C2; CN102246243B; FR2937149B1; PL2338157T3; CN102246243A; WO2010043554A1; JP2012505392A; US20110274230A1; JP5529144B2; FR2937149A1; EP2338157A1; EP2338157B1; US8735804B2

Abstract

1. Устройство онлайнового измерения быстрых и эпитермических нейтронов φ1(tn) в моменты tn в интервале энергии [Emin, Emax] характеризующееся тем, что содержит: ! детектор быстрых нейтронов (DNR), содержащий материал, подходящий для обнаружения в основном быстрых нейтронов; ! детектор тепловых нейтронов (DNT), содержащий материал, подходящий для обнаружения в основном тепловых нейтронов; ! первую электронную схему (С1), которая выдает в моменты tn цифровой сигнал VR(tn) на основании сигнала обнаружения, поступившего от детектора быстрых нейтронов; ! вторую электронную схему (С2), которая выдает в моменты tn второй цифровой сигнал VT(tn) на основании сигнала обнаружения, поступившего от детектора тепловых нейтронов; ! средства (РММ, СЕ), выполненные с возможностью определения в моменты tn изотопного состава материала-детектора быстрых нейтронов и изотопного состава материала-детектора тепловых нейтронов; ! средства (РММ, СЕ), выполненные с возможностью определения в моменты tn, на основании указанных изотопных составов, изменяющейся чувствительности к быстрым нейтронам I11(tn) детектора быстрых нейтронов, изменяющейся чувствительности к тепловым нейтронам I12(tn) детектора быстрых нейтронов, изменяющейся чувствительности к тепловым нейтронам I21(tn) детектора тепловых нейтронов и изменяющейся чувствительности к быстрым нейтронам I22(tn) детектора тепловых нейтронов, ! средства (CALC) вычисления в моменты tn потока быстрых и эпитермических нейтронов φ1(tn) и потока тепловых нейтронов φ2(tn) при помощи системы уравнений: ! VR(tn)=KR·I11(tn)·φ1(tn)+KR·I12(tn)·φ2(tn), и ! VT(tn)=КТ·I21(tn)·φ1(tn)+КТ·I22(tn)×φ2(tn), ! где KR и КТ - соответственно коэффициент калибровки детектора быс�

Claims

1. Устройство онлайнового измерения быстрых и эпитермических нейтронов φ₁(t_n) в моменты t_n в интервале энергии [E_min, E_max] характеризующееся тем, что содержит:

детектор быстрых нейтронов (DNR), содержащий материал, подходящий для обнаружения в основном быстрых нейтронов;

детектор тепловых нейтронов (DNT), содержащий материал, подходящий для обнаружения в основном тепловых нейтронов;

первую электронную схему (С1), которая выдает в моменты t_n цифровой сигнал VR(t_n) на основании сигнала обнаружения, поступившего от детектора быстрых нейтронов;

вторую электронную схему (С2), которая выдает в моменты t_n второй цифровой сигнал VT(t_n) на основании сигнала обнаружения, поступившего от детектора тепловых нейтронов;

средства (РММ, СЕ), выполненные с возможностью определения в моменты t_n изотопного состава материала-детектора быстрых нейтронов и изотопного состава материала-детектора тепловых нейтронов;

средства (РММ, СЕ), выполненные с возможностью определения в моменты t_n, на основании указанных изотопных составов, изменяющейся чувствительности к быстрым нейтронам I₁₁(t_n) детектора быстрых нейтронов, изменяющейся чувствительности к тепловым нейтронам I₁₂(t_n) детектора быстрых нейтронов, изменяющейся чувствительности к тепловым нейтронам I₂₁(t_n) детектора тепловых нейтронов и изменяющейся чувствительности к быстрым нейтронам I₂₂(t_n) детектора тепловых нейтронов,

средства (CALC) вычисления в моменты t_n потока быстрых и эпитермических нейтронов φ₁(t_n) и потока тепловых нейтронов φ₂(t_n) при помощи системы уравнений:

VR(t_n)=KR·I₁₁(t_n)·φ₁(t_n)+KR·I₁₂(t_n)·φ₂(t_n), и

VT(t_n)=КТ·I₂₁(t_n)·φ₁(t_n)+КТ·I₂₂(t_n)×φ₂(t_n),

где KR и КТ - соответственно коэффициент калибровки детектора быстрых нейтронов и коэффициент калибровки детектора тепловых нейтронов.

2. Устройство измерения по п.1, дополнительно содержащее средства (CALC) вычисления полного нейтронного потока φ(t_n,E) при помощи уравнения:

φ(t_n,E)=φ₁(t_n)·f₁(E)+φ₂(t_n)·f₂(E,θ), где

f₁(E)=f_fiss(E)+α f_epi(E), и

f₂(E,θ)=f_mxw(E,θ),

при этом f_fiss(E) - компонента деления потока нейтронов, f_epi(E) - эпитермическая компонента потока нейтронов, f_mxw(E,θ) - компонента Максвелла потока нейтронов, и α - коэффициент пропорциональности между эпитермической компонентой потока нейтронов и компонентой деления потока нейтронов.

3. Устройство измерения по п.1, дополнительно содержащее средства (CALC) вычисления в интервале [Е_min, Е_max] N_r результатов интегрирования в моменты t_n, при этом N_r - целое число, большее или равное 1, при этом результат интегрирования порядка k (k=1, 2, …, N_r) получают при помощи уравнения:

R_k(t_n)=m_k1·φ₁(t_n)+m_k2(θ)·φ₂(t_n)

при

, и

, где

f₁(E)=f_fiss(E)+αf_epi(E), и

f₂(E,θ)=f_mxw(E,θ),

при этом f_fiss(E) - компонента деления потока нейтронов, f_epi(E) - эпитермическая компонента потока нейтронов, f_mxw(E,θ) - компонента Максвелла потока нейтронов, и α - коэффициент пропорциональности между эпитермической компонентой потока нейтронов и компонентой деления потока нейтронов, а

Y_k(E) - функция отклика, которая характеризует результат интегрирования порядка k.

4. Устройство измерения по п.3, в котором функция отклика Y_k(E) является функцией идентификации искомого энергетического диапазона [Е_а, Е_b], который совпадает с интервалом [Е_min, Е_max] или который входит в интервал [E_min, Е_max] таким образом, что

Y_k(E)=1, если Е_a<Е<Е_b и

Y_k(E)=0 в противном случае,

таким образом, что R_k(t_n) - поток нейтронов, энергия которого находится в пределах от Е_а до Е_b, а именно:

5. Устройство измерения по п.3, в котором функция отклика Y_k(E) является макроскопическим эффективным сечением реакции Σ_r(Е), при этом:

, где

N_i' - число атомов изотопа i, присутствующего в среде, и

- микроскопическое эффективное сечение изотопа i в отношении реакции r в среде, так что R_k(t_n) - скорость реакции r в среде, то есть:

6. Устройство измерения по п.5, в котором реакция r является реакцией деления или захвата, или диффузии, или повреждения.

7. Устройство измерения по п.1, в котором поскольку детектор быстрых нейтронов и детектор тепловых нейтронов являются камерами деления, изменяющаяся чувствительность I₁₁(t_n), I₁₂(t_n), I₂₁(t_n) и I₂₂(t_n) соответственно имеет вид:

где N_i(t_n) - изотопный состав в момент t_n изотопа i материала, способного обнаруживать в основном быстрые нейтроны, и

- эффективное сечение изотопа i; и

где N_j(t_n) - изотопный состав в момент t_n изотопа j материала, обнаруживающего в основном тепловые нейтроны, a

- эффективное сечение изотопа j.

8. Устройство измерения по п.7, в котором детектор тепловых нейтронов является камерой деления, содержащей уран U235.

9. Устройство измерения по п.1, в котором поскольку детектор быстрых нейтронов является камерой деления, а детектор тепловых нейтронов является коллектроном, изменяющаяся чувствительность I₁₁(t_n), I₁₂(t_n), I₂₁(t_n) и I₂₂(t_n) имеет вид соответственно:

и

- эффективное сечение изотопа i; a

где U[ψ(t_n)] - функция износа коллектрона, получаемая из таблицы в зависимости от тепловой флуктуации в момент t_n ψ(t_n) материала, способного обнаруживать в основном тепловые нейтроны, a S_Rh(E) - чувствительность коллектрона.

10. Устройство измерения по п.9, в котором детектор тепловых нейтронов является коллектроном, работающим на родии, или на ванадии, или на серебре.

11. Устройство измерения по п.7, в котором детектор быстрых нейтронов является камерой деления с пороговым делящимся покрытием.

12. Устройство измерения по п.11, в котором камера деления является камерой деления, содержащей плутоний Рu242 с чистотой не менее 99,5%.

13. Устройство измерения по п.12, в котором камера деления, содержащая плутоний Рu242 со степенью чистоты не менее 99,5%, содержит:

герметичный отсек (1, 20), выполненный с возможностью заполнения детекторным газом под давлением и стенки которого пропускают нейтроны,

первый и второй электроды (21, 26, 120), изолированные электрически друг от друга, выполненные с возможностью подачи между ними напряжения,

делящийся материал, содержащий плутоний Рu242 со степенью чистоты не менее 99,5% атомного веса, нанесенный по меньшей мере на один из двух электродов, и детекторный газ, находящийся в герметичном отсеке под давлением, ионизируемый продуктами деления.

14. Устройство измерения по п.13, в котором первый или второй электрод является частью герметичного отсека, при этом электроды являются наружным электродом (1) и внутренним электродом (2).

15. Устройство измерения по п.14, в котором делящийся материал (3) нанесен на стенку внутреннего электрода.

16. Устройство измерения по п.13, в котором детекторный газ является аргоном с добавлением 4% азота.

17. Устройство измерения по п.11, в котором детектор быстрых нейтронов является камерой деления, содержащей нептуний Np237, или уран U238, или торий Th232.

18. Устройство измерения по п.1, в котором первая электронная схема (С1) содержит цифровой процессор для вычисления дисперсии, который выдает цифровой сигнал VR(t_n) в виде цифровой дисперсии сигнала, выдаваемого детектором быстрых нейтронов.

19. Устройство измерения по п.1, в котором вторая электронная схема (С2) содержит цифровой процессор для вычисления дисперсии, который выдает цифровой сигнал VT(t_n) в виде цифровой дисперсии сигнала, выдаваемого детектором тепловых нейтронов.

20. Устройство измерения по п.1, в котором вторая электронная схема (С2) является цифровой схемой преобразования ток-напряжение.