RU2522708C1 - Method for recording neutron flux of nuclear facility in wide measurement range and device for its implementation - Google Patents

Method for recording neutron flux of nuclear facility in wide measurement range and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2522708C1
RU2522708C1 RU2012153552/28A RU2012153552A RU2522708C1 RU 2522708 C1 RU2522708 C1 RU 2522708C1 RU 2012153552/28 A RU2012153552/28 A RU 2012153552/28A RU 2012153552 A RU2012153552 A RU 2012153552A RU 2522708 C1 RU2522708 C1 RU 2522708C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neutron flux
current
neutron
counting
fission chamber
Prior art date
Application number
RU2012153552/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Овчинников
Юрий Михайлович Дроздов
Леонид Егорович Довбыш
Ольга Альбертовна Голубева
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом"
Федеральное Государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом", Федеральное Государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом"
Priority to RU2012153552/28A priority Critical patent/RU2522708C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2522708C1 publication Critical patent/RU2522708C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: method for recording the neutron flux of nuclear facility in the wide measurement range, consisting in the fact that neutron flux of nuclear facility is detected by registering the current mode of fission chamber with subsequent measurement and processing of fission chamber current out of irradiation zone. Counting mode of single neutrons is used simultaneously with the current mode. Direct measurements of neutron registration acts are carried out in the range of linear dependence of the counting rate from the neutron flux, besides signal provided by single neutrons without preamplification, is transmitted through the cable line for registration and processing out of irradiation zone. After that, dependences of neutron flux density from time measured by the fission chamber in the counting and current modes, are combined.
EFFECT: increase of measurement reliability of neutron flux at values of recorded current from chamber lower than ten background currents of chamber when maintaining the reliability and stability of operating characteristics of recording equipment.
2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к способам детектирования нейтронного потока в зоне облучения, в частности в реакторной зоне исследовательских и энергетических ядерных реакторов, и может быть использовано в ядерной физике, атомной энергетике, в частности, в системах контроля и обеспечения безопасности исследовательских и энергетических ядерных установок, например, реакторов.The present invention relates to methods for detecting a neutron flux in the irradiation zone, in particular in the reactor zone of research and nuclear power reactors, and can be used in nuclear physics, nuclear energy, in particular, in the control and safety systems of research and nuclear power plants, for example reactors.

Известен способ детектирования нейтронного потока в зоне облучения, заключающийся в том, что детектируют нейтронный поток с помощью камеры деления, работающей в токовом режиме, сигнал с камеры деления усиливают находящимся в зоне облучения предварительным усилителем, в состав которого входят активные радиотехнические элементы, усиленный сигнал передают по длинной кабельной линии за биологическую защиту, где измеряют ток камеры деления и полученный сигнал аппаратно обрабатывают для повышения точности измерения. Этот способ реализован в устройстве детектирования в виде канала контроля нейтронного потока, содержащего ионизационную камеру деления, источник высокого напряжения, предварительный усилитель, амплитудный дискриминатор, импульсный источник тока и логарифмический измеритель среднего тока (патент РФ №2215307, G01T 3/00, 1/17).A known method of detecting a neutron flux in an irradiation zone is that the neutron flux is detected using a fission chamber operating in the current mode, the signal from the fission chamber is amplified by a pre-amplifier located in the irradiation zone, which includes active radio elements, the amplified signal is transmitted along a long cable line for biological protection, where the current of the fission chamber is measured and the received signal is hardware-processed to increase the accuracy of the measurement. This method is implemented in a detection device in the form of a neutron flux control channel containing an ionization fission chamber, a high voltage source, a preamplifier, an amplitude discriminator, a pulsed current source and a logarithmic average current meter (RF patent No. 2215307, G01T 3/00, 1/17 )

Недостатком данного способа детектирования нейтронного потока и соответствующего ему устройства является размещение в зоне облучения содержащего активные радиотехнические элементы предварительного усилителя, который подвергается постоянному воздействию нейтронных и γ - полей, что влияет на стабильность рабочих характеристик и существенно снижает его надежность и эксплуатационный ресурс.The disadvantage of this method of detecting a neutron flux and its corresponding device is the placement of a preamplifier containing active radio engineering elements in the irradiation zone, which is constantly exposed to neutron and γ fields, which affects the stability of performance and significantly reduces its reliability and service life.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу детектирования нейтронного потока в зоне облучения является способ, реализованный в устройстве детектирования (патент РФ №2227923, 27.04.2004), содержащем расположенную в зоне облучения камеру деления, вынесенные за ее пределы блок аналоговой обработки сигнала, источник высокого напряжения и блок микроконтроллера. Сигнал с камеры деления передается по длинной кабельной линии за биологическую защиту (за пределы зоны облучения), где измеряется ток камеры деления. В области больших токов точность результатов регистрации удовлетворительна. В области же малых токов наличие шумов при регистрации приводит к невозможности получения приемлемой по точности информации в области малых токов. Для регистрации нейтронного потока в области малых токов полученный с камеры деления сигнал аппаратно и программно обрабатывают для подавления шумов и повышения точности измерения, используя предложенные авторами алгоритмы обработки и полученные в предварительных опытах коэффициенты для полиномиальной аппроксимации сигнала в целях его линеаризации, и значение сигнала, при котором включается алгоритм линеаризации, обеспечивающий расширение диапазона в область малых токов за счет компенсации фонового среднего тока камеры, определяемого током утечки и влиянием потоков гамма-квантов и альфа-частиц.The closest in technical essence to the proposed method for detecting a neutron flux in the irradiation zone is the method implemented in the detection device (RF patent No. 2227923, 04/27/2004), containing a fission chamber located in the irradiation zone, an analog signal processing unit removed from it, a source high voltage and microcontroller unit. The signal from the fission chamber is transmitted over a long cable line for biological protection (outside the irradiation zone), where the current of the fission chamber is measured. In the field of high currents, the accuracy of the registration results is satisfactory. In the region of low currents, the presence of noise during registration makes it impossible to obtain information that is acceptable in accuracy in the region of low currents. To register a neutron flux in the low current region, the signal received from the fission chamber is processed in hardware and software to suppress noise and improve measurement accuracy using the processing algorithms proposed by the authors and the coefficients obtained in preliminary experiments for polynomial approximation of the signal in order to linearize it, and the signal value, at which includes the linearization algorithm, which provides the extension of the range to the region of low currents by compensating for the background average current of the camera, leakage current and the influence of gamma-ray fluxes and alpha particles.

Недостаток способа и устройства детектирования при этом состоит в низкой достоверности результатов измерения в диапазоне малых токов (<10-9 А - определяется как десять фоновых токов камеры) из-за необходимости привлечения математического и аппаратного выделения сигнала из шума. В патенте не рассмотрена стабильность коэффициентов полиномиальной аппроксимации в зависимости от величины аппроксимируемого сигнала, геометрии размещения облучаемых объектов и спектра излучения.The disadvantage of the detection method and device in this case is the low reliability of the measurement results in the low current range (<10 -9 A - defined as ten background camera currents) due to the need to use mathematical and hardware signal extraction from noise. The patent does not consider the stability of the coefficients of polynomial approximation depending on the size of the approximated signal, the geometry of the location of the irradiated objects and the radiation spectrum.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в увеличении достоверности измерения нейтронного потока при значениях регистрируемого тока с камеры меньших, чем десять фоновых токов камеры в условиях сохранения надежности и стабильности рабочих характеристик регистрирующей аппаратуры.The technical result of the invention consists in increasing the reliability of measuring the neutron flux when the values of the recorded current from the camera are less than ten background currents of the camera while maintaining the reliability and stability of the operating characteristics of the recording equipment.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа регистрации нейтронного потока ядерной установки в широком диапазоне измерений, заключающегося в том, что детектируют нейтронный поток ядерной установки посредством регистрации токового режима камеры деления с последующим измерением и обработкой тока камеры деления вне зоны облучения, в предложенном способе одновременно с токовым режимом используют режим счета единичных нейтронов, при этом в диапазоне линейной зависимости скорости счета от нейтронного потока осуществляют прямые измерения актов регистрации нейтронов, причем сигнал, обусловленный единичными нейтронами без предварительного усиления, передают по длинной кабельной линии для регистрации и обработки вне зоны облучения, после чего зависимости плотности потока нейтронов от времени, измеренные камерой деления в счетном и токовом режимах, объединяются.The technical result is achieved by the fact that, in contrast to the known method of detecting a neutron flux of a nuclear installation in a wide range of measurements, which consists in detecting the neutron flux of a nuclear installation by registering the current mode of the fission chamber with subsequent measurement and processing of the current of the fission chamber outside the irradiation zone, the proposed method simultaneously with the current mode use the counting mode of single neutrons, while in the range of a linear dependence of the counting rate on the neutron flux and they carry out direct measurements of neutron registration acts, and the signal caused by single neutrons without preliminary amplification is transmitted along a long cable line for registration and processing outside the irradiation zone, after which the time dependence of the neutron flux density measured by the fission chamber in the counting and current modes is combined .

То есть в прототипе способ измерения нейтронного потока ядерной установки в широком диапазоне состоит в том, что детектируют нейтронный поток ядерной установки с помощью камеры деления, работающей только в токовом режиме, и полученный сигнал обрабатывают с помощью алгоритмов, выделяя полезный сигнал при значениях регистрируемого тока с камеры меньших, чем десять фоновых токов камеры. В заявляемом же способе параллельно и одновременно с токовым режимом используют режим счета единичных нейтронов, обеспечивая прямые измерения актов регистрации нейтронов в области малых токов, зарегистрированный малый сигнал, обусловленный единичными нейтронами, без предварительного усиления передают по длинной (до 30 м) кабельной линии для регистрации и обработки на устройство, находящееся вне зоны облучения. Зависимости плотности потока нейтронов от времени, измеренные камерой деления в счетном (диапазон линейной зависимости скорости счета от величины нейтронного потока 3 имп/сек - 105 имп/сек) и токовом режимах (диапазон линейной зависимости тока камеры от величины нейтронного потока 10-9 А - 5·10-3 А) в диапазоне счетного режима (103 имп/сек - 105 имп/сек) и токового режима (10-9 А - 10-7 А) «сшиваются» (объединяются) (измеряют одни и те же величины), что позволяет вычислить коэффициент для объединения счетного и токового режимов регистрации в предложенном устройстве и, таким образом, обеспечить регистрацию излучения в широком диапазоне измерений.That is, in the prototype, a method for measuring the neutron flux of a nuclear installation in a wide range consists in detecting the neutron flux of a nuclear installation using a fission chamber operating only in the current mode, and the received signal is processed using algorithms, extracting a useful signal at the values of the detected current with cameras less than ten background camera currents. In the claimed method, in parallel and simultaneously with the current mode, the single neutron counting mode is used, providing direct measurements of neutron registration acts in the low current region, the registered small signal due to single neutrons is transmitted without preliminary amplification along a long (up to 30 m) cable line for registration and processing on a device outside the irradiation zone. Dependences of the neutron flux density on time measured by the fission chamber in the counting mode (range of the linear dependence of the counting rate on the magnitude of the neutron flux 3 imp / sec - 10 5 imp / sec) and current modes (range of the linear dependence of the chamber current on the magnitude of the neutron flux 10 -9 A - 5 · 10 -3 A) in the range of the counting mode (10 3 pulses / sec - 10 5 pulses / sec) and the current mode (10 -9 A - 10 -7 A) are “stitched” (combined) (they measure the same same values), which allows us to calculate the coefficient for combining the counting and current recording modes in the proposed device and, thus, to ensure the registration of radiation in a wide range of measurements.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного устройства измерения нейтронного потока, содержащего расположенную в зоне облучения камеру деления (1), вынесенные за пределы зоны облучения блок аналоговой обработки сигнала (9), источник высокого напряжения (17) и блок микроконтроллера (12), отрицательный электрод камеры деления соединен с выходом источника высокого напряжения и с входом блока аналоговой обработки сигнала, выход блока аналоговой регистрации соединен с входом блока микроконтроллера, а выход блока микроконтроллера соединен с входом источника высокого напряжения, в предложенное устройство введен дополнительный канал регистрации счета нейтронов, соединяющий положительный электрод (+) камеры деления (1) с блоком микроконтроллера (12), канал образован расположенным в зоне облучения блоком гальванической развязки (2), блоком согласования (3), состоящим из расположенного в зоне облучения импульсного понижающего трансформатора (4) и вынесенного за пределы биологической защиты зоны облучения посредством согласованной кабельной линии (ЛС) импульсного повышающего трансформатора (5), а также усилителем (6), амплитудным дискриминатором (7), оптопередатчиком (8), соединенным волоконно-оптической линией связи (ВОЛС) с оптоприемником (10), измерителем средней скорости счета нейтронных импульсов (11), причем выход усилителя (6) подключен к первому входу амплитудного дискриминатора (7), второй вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя (16)(указанные в скобках позиции соответствуют позициям фиг.1).The technical result is achieved in that, in contrast to the known neutron flux measuring device, comprising a fission chamber (1) located in the irradiation zone, an analog signal processing unit (9), a high voltage source (17) and a microcontroller unit (12) ), the negative electrode of the fission chamber is connected to the output of the high voltage source and to the input of the analog signal processing unit, the output of the analog registration unit is connected to the input of the microcontroller unit, and the output of the microcontrol unit the scooter is connected to the input of the high voltage source, an additional neutron counting channel is introduced into the proposed device, connecting the positive electrode (+) of the fission chamber (1) with the microcontroller block (12), the channel is formed by the galvanic isolation block (2) located in the irradiation zone, by the block coordination (3), consisting of a pulsed step-down transformer located in the irradiation zone (4) and taken out of the biological protection zone of the irradiation zone by means of a coordinated cable line (LS) of a pulse o step-up transformer (5), as well as an amplifier (6), an amplitude discriminator (7), an optical transmitter (8) connected by a fiber-optic communication line (FOCL) with an optical receiver (10), a meter for the average count rate of neutron pulses (11), moreover, the output of the amplifier (6) is connected to the first input of the amplitude discriminator (7), the second input of which is connected to the output of the digital-to-analog converter (16) (the positions indicated in parentheses correspond to the positions of Fig. 1).

Предложенный подход, на котором основан способ, реализованный в заявленном устройстве посредством организации дополнительного канала регистрации счета нейтронов, позволяет провести регистрацию нейтронного потока ядерной установки в широком диапазоне измерений с получением зависимости, основанной на реальных аппаратных данных, а не опирающуюся на математическую модель процесса в области малых токов, имеющую место в прототипе, что существенно повышает степень достоверности проводимой регистрации нейтронного излучения. При этом надежность и стабильность рабочих характеристик регистрирующей аппаратуры будет сохранена в связи с выведением из зоны облучения чувствительных к излучению составляющих регистрирующей аппаратуры.The proposed approach, which is based on the method implemented in the claimed device by organizing an additional channel for recording neutron counts, allows the neutron flux of a nuclear installation to be recorded in a wide measurement range to obtain a dependence based on real hardware data, rather than based on a mathematical model of the process in the field of low currents, which takes place in the prototype, which significantly increases the degree of reliability of the registration of neutron radiation. In this case, the reliability and stability of the operating characteristics of the recording equipment will be maintained in connection with the removal of radiation-sensitive components of the recording equipment from the irradiation zone.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для регистрации нейтронного потока ядерных реакторов, где 1 - камера деления; 2 - блок гальванической развязки; 3 - блок согласования; 4 - импульсный трансформатор (понижающий); 5 - импульсный трансформатор (повышающий); 6 - усилитель; 7 - амплитудный дискриминатор; 8 - оптопередатчик; 9 - блок аналоговой обработки; 10 - оптоприемник; 11 - измеритель средней скорости счета; 12 - блок микроконтроллера; 13 - измеритель среднего тока; 14 - аналого-цифровой преобразователь; 15 - двухпортовый приемо-передатчик; 16 - цифро-аналоговой преобразователь; 17 - высоковольтный источник напряжения (двухполярный); 18 - биологическая защита зоны облучения; ЛС - кабельная линия связи; ВОЛС - волоконно-оптическая линия связи.Figure 1 presents the structural diagram of a device for recording the neutron flux of nuclear reactors, where 1 is the fission chamber; 2 - galvanic isolation unit; 3 - matching unit; 4 - pulse transformer (step-down); 5 - pulse transformer (step-up); 6 - amplifier; 7 - amplitude discriminator; 8 - optical transmitter; 9 - block analog processing; 10 - optoelectronic receiver; 11 - meter average count rate; 12 - block microcontroller; 13 - average current meter; 14 - analog-to-digital Converter; 15 - two-port transceiver; 16 - digital-to-analog converter; 17 - high voltage voltage source (bipolar); 18 - biological protection of the irradiation zone; LS - cable communication line; FOCL - fiber optic communication line.

На фиг.2 приведен график изменения скорости счета и тока камеры КНК-15-1.Figure 2 shows a graph of the change in the count rate and current of the camera KNK-15-1.

Способ реализуется устройством для регистрации нейтронного потока.The method is implemented by a device for detecting a neutron flux.

Устройство для регистрации нейтронного потока содержит ионизационную камеру деления 1 и связанные с ней каналы регистрации нейтронного потока, обеспечивающие одновременно токовый режим регистрации и режим регистрации счета отдельных нейтронов. Канал обеспечения токового режима регистрации образован соединенными между собой вынесенным за пределы зоны облучения блоком аналоговой обработки сигнала 9, источником высокого напряжения 17 и блоком микроконтроллера 12, причем отрицательный электрод камеры деления 1 соединен с выходом источника высокого напряжения 17 и с входом блока аналоговой обработки сигнала 9, выход блока аналоговой регистрации 9 соединен с входом блока микроконтроллера 12, а выход блока микроконтроллера 12 соединен с входом источника высокого напряжения 17. Блок аналоговой обработки 9 включает измеритель среднего тока 13 и аналого-цифровой преобразователь 14.A device for detecting a neutron flux contains an ionization fission chamber 1 and associated channels for detecting a neutron flux, which simultaneously provide a current registration mode and a registration mode for counting individual neutrons. The channel for providing the current recording mode is formed by interconnected remote signal processing unit 9, a high voltage source 17 and a microcontroller unit 12, which is extended outside the irradiation zone, the negative electrode of the division chamber 1 being connected to the output of the high voltage source 17 and to the input of the analog signal processing unit 9 , the output of the analog registration unit 9 is connected to the input of the microcontroller unit 12, and the output of the microcontroller unit 12 is connected to the input of the high voltage source 17. Anal block 9 includes processing traction average current meter 13, and an analog-digital converter 14.

Дополнительный канал регистрации счета нейтронов образован связанными между собой блоком гальванической развязки 2, блоком согласования 3, усилителем 6, амплитудным дискриминатором 7, оптопередатчиком 8, оптоприемником 10, измерителем средней скорости счета нейтронных импульсов 11, передающим сигнал на блок контроллера 12. Блок согласования 3 содержит импульсный трансформатор (понижающий) 4, коаксиальную линию связи ЛС и импульсный трансформатор (повышающий) 5. Благодаря использованию длинного кабеля, все активные элементы электроники находятся вне зоны воздействия радиации, что существенно улучшает надежность канала контроля нейтронного потока и повышает его ресурс.An additional neutron counting registration channel is formed by interconnected galvanic isolation unit 2, matching unit 3, amplifier 6, amplitude discriminator 7, optical transmitter 8, optical receiver 10, and an average neutron pulse counting speed meter 11 that transmits a signal to controller unit 12. Coordination unit 3 contains pulse transformer (step-down) 4, coaxial communication line of drugs and pulse transformer (step-up) 5. Through the use of a long cable, all the active elements of the electronics are found They are located outside the radiation exposure zone, which significantly improves the reliability of the neutron flux control channel and increases its resource.

Камера деления 1 электродом (+) через выход (А) блока гальванической развязки 2 соединена с положительным выходом высоковольтного источника напряжения 17 и, через выход (Б) блока гальванической развязки, с входом импульсного трансформатора 4 блока согласования 3. Выход импульсного трансформатора 5 блока согласования 3 является входом усилителя 6, выход которого соединен с входом амплитудного дискриминатора 7. Выход амплитудного дискриминатора 7 через оптопередатчик 8 и волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС) соединен с входом оптоприемника 10 и далее с измерителем средней скорости счета 11.The division chamber 1 by the electrode (+) through the output (A) of the galvanic isolation unit 2 is connected to the positive output of the high-voltage voltage source 17 and, through the output (B) of the galvanic isolation unit, with the input of the pulse transformer 4 of the matching unit 3. Output of the pulse transformer 5 of the matching unit 3 is the input of amplifier 6, the output of which is connected to the input of the amplitude discriminator 7. The output of the amplitude discriminator 7 through the optical transmitter 8 and the fiber optic communication line (FOCL) is connected to the input of the optical receiver 10 and further with an average count rate meter 11.

Компенсационный электрод камеры 1 (-) соединен с отрицательным выходом высоковольтного источника питания 17.The compensation electrode of the chamber 1 (-) is connected to the negative output of the high voltage power source 17.

Сигнальный электрод (0) камеры связан со входом измерителя среднего тока 13, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю 14.The signal electrode (0) of the camera is connected to the input of the average current meter 13, the output of which is connected to an analog-to-digital converter 14.

Выходы измерителя средней скорости счета 11 и аналого-цифрового преобразователя 14 подключены к входам микроконтроллера 12, выходы которого соединены с двухпортовым приемопередатчиком 15 и высоковольтным источником напряжения 17.The outputs of the meter average speed count 11 and the analog-to-digital Converter 14 are connected to the inputs of the microcontroller 12, the outputs of which are connected to a two-port transceiver 15 and a high voltage voltage source 17.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При воздействии потока нейтронов на радиатор камеры деления (тип КНК15-1) 1 образуются осколки деления U235, которые ионизируют газ, что приводит к образованию зарядов, собираемых на электродах камеры. Использование камеры деления в счетном режиме затруднительно за счет малого сигнала на выходе детектора (заряд с камеры очень мал). Усилитель 6 выносится за биологическую защиту из зоны облучения.When a neutron flux acts on the radiator of the fission chamber (type KNK15-1) 1, fission fragments U 235 are formed , which ionize the gas, which leads to the formation of charges collected on the electrodes of the chamber. Using the division camera in the counting mode is difficult due to the small signal at the detector output (the charge from the camera is very small). Amplifier 6 is issued for biological protection from the irradiation zone.

Чтобы работать на волновое сопротивление линии связи ЛС (ρ=50 Ом или ρ=75 Ом) необходимо использовать трансформатор импеданса 4, который позволяет согласовывать высокий импеданс нагрузки детектора (использование понижающего трансформатора) с низким волновым сопротивлением ЛС, на выходе которой подключен повышающий трансформатор 5. Для детекторов с собственной емкостью много большей, чем входная емкость усилителя, хорошие результаты можно получить, если на выходе ЛС (коаксиального кабеля) включить (повышающий) трансформатор 5, нагруженный на Rн>>ρ Rн2·ρ, где к - коэффициент трансформации.To work on the wave impedance of the communication line of the drug (ρ = 50 Ohm or ρ = 75 Ohm) it is necessary to use an impedance transformer 4, which allows you to match the high load impedance of the detector (using a step-down transformer) with a low wave impedance of the drug, at the output of which a step-up transformer 5 is connected For detectors with their own capacitance much larger than the input capacitance of the amplifier, good results can be obtained if at the output of the LAN (coaxial cable) turn on (step-up) transformer 5 loaded with and R n >> ρ R n = k 2 · ρ, where k is the transformation coefficient.

Сигнал напряжения с трансформатора 4 (с резистора Rн) поступает на вход усилителя 6 с входным сопротивлением Rн>>ρ, с выхода которого усиленный сигнал поступает на вход амплитудного дискриминатора 7. На вход задания порога дискриминации дискриминатора 7 подается напряжение порога дискриминации с цифро-аналогового преобразователя 16.The voltage signal from the transformer 4 (from the resistor R n ) is fed to the input of the amplifier 6 with an input resistance R n >> ρ, from the output of which the amplified signal is fed to the input of the amplitude discriminator 7. The voltage of the discrimination threshold with digital analog converter 16.

Сформированные логические импульсы счета через оптопреобразователь 8 и волоконную линию поступают на вход оптоприемника 10 и далее на измеритель средней скорости счета 11 импульсов с камеры деления 1. Обработка информации (расчет средней скорости счета, периода разгона) осуществляется микроконтроллером 12.The generated logical counting pulses through the optical converter 8 and the fiber line are fed to the input of the optical receiver 10 and then to the average counting speed meter 11 pulses from the division camera 1. Information processing (calculation of the average counting speed, acceleration period) is carried out by the microcontroller 12.

Преобразование (измерение) среднего тока Iт камеры деления 1 происходит следующим образом. С общего вывода (0) камеры деления 1 ток поступает на измеритель среднего тока 13 (линейный или логарифмический усилители с широким диапазоном измерения до 12 декад) и далее через аналого-цифровой преобразователь 14 цифровая информация поступает в микроконтроллер 12 для дальнейшей обработки (расчет среднего тока, периода разгона). Операция линеаризации в токовом тракте измерения обеспечивается за счет измерения и компенсации фонового тока камеры деления Iф, который определяется током утечки, а также влиянием потоков γ-квантов и α-частиц.The conversion (measurement) of the average current I t camera division 1 is as follows. From the common output (0) of the division camera 1, the current is supplied to the average current meter 13 (linear or logarithmic amplifiers with a wide measuring range up to 12 decades) and then through the analog-to-digital converter 14, the digital information is supplied to the microcontroller 12 for further processing (calculation of the average current overclocking period). The linearization operation in the current path of the measurement is provided by measuring and compensating for the background current of the fission chamber I f , which is determined by the leakage current, as well as the influence of the fluxes of γ-quanta and α-particles.

Зависимости плотности потока нейтронов от времени, измеренные камерой деления в счетном и токовом режимах, объединяются. На фиг.2 приведен график изменения скорости счета и тока камеры КНК-15-1.Dependences of the neutron flux density on time, measured by the fission chamber in the counting and current modes, are combined. Figure 2 shows a graph of the change in the count rate and current of the camera KNK-15-1.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить достоверность измерения нейтронного потока при значениях регистрируемого тока с камеры меньших, чем десять фоновых токов камеры за счет использования в дополнение к токовому режиму режима счета единичных нейтронов.The proposed device allows to increase the reliability of measuring the neutron flux when the values of the recorded current from the chamber are less than ten background currents of the chamber due to the use of single neutrons in addition to the current mode.

Claims (2)

1. Способ регистрации нейтронного потока ядерной установки в широком диапазоне измерений, заключающийся в том, что детектируют нейтронный поток ядерной установки посредством регистрации токового режима камеры деления с последующим измерением и обработкой тока камеры деления вне зоны облучения, отличающийся тем, что одновременно с токовым режимом используют режим счета единичных нейтронов, при этом в диапазоне линейной зависимости скорости счета от нейтронного потока осуществляют прямые измерения актов регистрации нейтронов, причем сигнал, обусловленный единичными нейтронами без предварительного усиления, передают по кабельной линии для регистрации и обработки вне зоны облучения, после чего зависимости плотности потока нейтронов от времени, измеренные камерой деления в счетном и токовом режимах, объединяются.1. The method of detecting the neutron flux of a nuclear installation in a wide range of measurements, which consists in detecting the neutron flux of a nuclear installation by registering the current mode of the fission chamber, followed by measuring and processing the current of the fission chamber outside the irradiation zone, characterized in that they use simultaneously with the current mode the mode of counting single neutrons, while in the range of a linear dependence of the counting speed on the neutron flux, direct measurements of neutron registration acts are carried out, moreover Igna due single neutrons without prior amplification, is transmitted on the cable line for the recording and processing of the irradiation zone is then neutron flux density depending on the time measured by counting fission chamber, and in current mode are combined. 2. Устройство измерения нейтронного потока, содержащее расположенную в зоне облучения камеру деления, вынесенные за пределы зоны облучения блок аналоговой обработки сигнала, источник высокого напряжения и блок микроконтроллера, отрицательный электрод камеры деления соединен с выходом источника высокого напряжения и с входом блока аналоговой обработки сигнала, выход блока аналоговой регистрации соединен с входом блока микроконтроллера, а выход блока микроконтроллера соединен с входом источника высокого напряжения, отличающееся тем, что в устройство введен дополнительный канал регистрации счета нейтронов, соединяющий положительный электрод камеры деления с блоком микроконтроллера, канал образован расположенным в зоне облучения блоком гальванической развязки, блоком согласования, состоящим из расположенного в зоне облучения импульсного понижающего трансформатора и вынесенного за пределы биологической защиты зоны облучения посредством согласованной кабельной линии (ЛС) импульсного повышающего трансформатора, а также усилителем, амплитудным дискриминатором, оптопередатчиком, соединенным волоконно-оптической линией связи (ВОЛС) с оптоприемником, измерителем средней скорости счета нейтронных импульсов, причем выход усилителя подключен к первому входу амплитудного дискриминатора, второй вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя. 2. A neutron flux measuring device, comprising a fission chamber located in the irradiation zone, an analog signal processing unit, a high voltage source and a microcontroller unit, a negative electrode of the fission chamber connected to the output of the high voltage source and the input of the analog signal processing unit, the output of the analog registration unit is connected to the input of the microcontroller unit, and the output of the microcontroller unit is connected to the input of the high voltage source, characterized in then an additional neutron counting registration channel is introduced into the device, connecting the positive electrode of the fission chamber to the microcontroller unit, the channel is formed by a galvanic isolation unit located in the irradiation zone, a matching unit consisting of a pulsed step-down transformer located in the irradiation zone and carried outside the biological protection zone of the irradiation by coordinated cable line (LS) of a pulse step-up transformer, as well as an amplifier, amplitude discriminator, op a transmitter connected by a fiber-optic communication line (FOCL) with an optical detector, an average neutron pulse counter, and the amplifier output is connected to the first input of the amplitude discriminator, the second input of which is connected to the output of the digital-to-analog converter.
RU2012153552/28A 2012-12-11 2012-12-11 Method for recording neutron flux of nuclear facility in wide measurement range and device for its implementation RU2522708C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153552/28A RU2522708C1 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Method for recording neutron flux of nuclear facility in wide measurement range and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153552/28A RU2522708C1 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Method for recording neutron flux of nuclear facility in wide measurement range and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2522708C1 true RU2522708C1 (en) 2014-07-20

Family

ID=51217467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153552/28A RU2522708C1 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Method for recording neutron flux of nuclear facility in wide measurement range and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2522708C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115762831A (en) * 2023-01-06 2023-03-07 中国工程物理研究院材料研究所 Wide-range critical accident alarm device based on fission ionization chamber

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1290885A1 (en) * 1985-02-08 1992-05-15 Ордена Ленина Институт Геохимии И Аналитической Химии Им.В.И.Вернадского Device for measuring neutron flow
JP2002267760A (en) * 2001-03-13 2002-09-18 Fuji Electric Co Ltd Neutron detector
RU2227923C1 (en) * 2003-04-23 2004-04-27 Алферов Владимир Петрович Apparatus for detecting wide-range channels for controlling neutron flux
WO2011025853A1 (en) * 2009-08-27 2011-03-03 Mcgregor Douglas S Gas-filled neutron detectors having improved detection efficiency
RU2469354C1 (en) * 2011-06-09 2012-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" Neutron detector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1290885A1 (en) * 1985-02-08 1992-05-15 Ордена Ленина Институт Геохимии И Аналитической Химии Им.В.И.Вернадского Device for measuring neutron flow
JP2002267760A (en) * 2001-03-13 2002-09-18 Fuji Electric Co Ltd Neutron detector
RU2227923C1 (en) * 2003-04-23 2004-04-27 Алферов Владимир Петрович Apparatus for detecting wide-range channels for controlling neutron flux
WO2011025853A1 (en) * 2009-08-27 2011-03-03 Mcgregor Douglas S Gas-filled neutron detectors having improved detection efficiency
RU2469354C1 (en) * 2011-06-09 2012-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" Neutron detector

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115762831A (en) * 2023-01-06 2023-03-07 中国工程物理研究院材料研究所 Wide-range critical accident alarm device based on fission ionization chamber
CN115762831B (en) * 2023-01-06 2023-04-04 中国工程物理研究院材料研究所 Wide-range critical accident alarm device based on fission ionization chamber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3958069B2 (en) Radiation measurement equipment
JP5555660B2 (en) Radiation measurement apparatus and method
US20130146767A1 (en) Radiation measuring device
CN103605148B (en) A kind of gamma spectrometry method under high count rate
CN106596597B (en) Radiation detector assembly, method and data processing method and processor
US9977134B2 (en) Portable radiation detection device for operation in intense magnetic fields
CN106990429A (en) A kind of γ, neutron dual-beam spectral measurement device and measuring method
US10634798B2 (en) Radiation apparatus and radiation signal processing method using bipolar time-over-threshold method
CN111175804B (en) Pulse radiation detection circuit and device
US9035266B2 (en) Dosimeter and method for determining an energy dose of a pulsed radiation field
CN204392193U (en) A kind of amplifying circuit of neutron detector
CN109143319B (en) By CeF 3 Neutron detection method and equipment for reducing gamma-ray interference by scintillator
Cai et al. Fast pulse sampling module for real-time neutron–gamma discrimination
RU2522708C1 (en) Method for recording neutron flux of nuclear facility in wide measurement range and device for its implementation
CN105589091A (en) Cadmium zinc telluride (CZT) area gamma detector
KR20130035370A (en) Neutron puluse-height spectrum analysis method and the neutron detector system using thereof
Fedorov et al. Study of the data acquisition system for ITER divertor neutron flux monitor diagnostic
CN210665549U (en) Uranium concentration measuring device of spent fuel extract
CN112987070B (en) Detection signal processing method, device and circuit
CN211979206U (en) Pulse radiation detection circuit and device
Kasani et al. Real-time alpha-particle spectroscopy by a low-cost COTS digitizer system: A fast pulse-shaper incorporation
Yue et al. An energy-resolved photon-counting readout electronics for scintillator based on pole-zero compensation and ToT method
KR102183877B1 (en) Signal obtain method for radiation detect system based on waveform analysis, and radiation detect system
CN109143315A (en) The neutron detection method of gamma-rays interference is reduced using GM counting tube
JP2005049144A (en) Radiation measuring method