RU2546969C1 - Способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов - Google Patents

Способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов Download PDF

Info

Publication number
RU2546969C1
RU2546969C1 RU2013144113/07A RU2013144113A RU2546969C1 RU 2546969 C1 RU2546969 C1 RU 2546969C1 RU 2013144113/07 A RU2013144113/07 A RU 2013144113/07A RU 2013144113 A RU2013144113 A RU 2013144113A RU 2546969 C1 RU2546969 C1 RU 2546969C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spectrometric
pulse
amplitude
amplifier
pulsed
Prior art date
Application number
RU2013144113/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013144113A (ru
Inventor
Сергей Павлович Дашук
Валерий Фёдорович Борисов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова"
Priority to RU2013144113/07A priority Critical patent/RU2546969C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2013144113A publication Critical patent/RU2013144113A/ru
Publication of RU2546969C1 publication Critical patent/RU2546969C1/ru

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к средствам реакторных измерений, касающихся плотности нейтронного потока. Способ включает регистрацию импульсов тока импульсной камеры деления с использованием спектрометрического усилителя. При реализации способа сначала определяют коэффициент усиления Ki спектрометрического усилителя, затем помещают импульсную камеру деления в нейтронный поток, регистрируют форму импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя на входном сопротивлении дискриминатора и сохраняют оцифрованную форму импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя с амплитудой Uвых на внешнем носителе. Затем с помощью коэффициента Ki пересчитывают сохраненные данные и восстанавливают исходный импульс тока импульсной камеры деления, интегрируют его по времени, вычисляют значение заряда в импульсе и рассчитывают нормирующий множитель. Затем определяют номинальную амплитуду спектрометрических импульсов напряжения Uн на входе дискриминатора интенсиметра посредством нормировки сохраненного импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя с амплитудой Uвых. Техническим результатом является увеличение точности определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов напряжения, упрощение обработки спектрометрической информации и сокращение времени на ее обработку.

Description

Изобретение относится к области реакторных измерений и может быть использовано в системах контроля и управления ядерных реакторов.
В каналах контроля состояния ядерных реакторов используются импульсные камеры деления (ИКД) в комплекте с интенсиметрами - приборами, обеспечивающими в реальном времени измерение скорости счета импульсов тока ИКД, пропорциональной плотности нейтронного потока реактора. Основным элементом интенсиметра является импульсный усилитель тока, преобразующий импульс тока ИКД, формирующийся в газовом промежутке ИКД под действием осколков деления U235 с ее радиатора, образующихся при воздействии на радиатор тепловых нейтронов, в соответствующий импульс напряжения (здесь и далее спектрометрический усилитель). Для обеспечения линейности работы интенсиметра в широком диапазоне от единиц импульсов в секунду до 107 имп./с используют многопороговые дискриминаторы, в которых уровни дискриминации выбирают в строгом соответствии с номинальной амплитудой импульса напряжения на выходе спектрометрического усилителя [патенты RU №2165674, №2193245]. При этом под номинальной амплитудой импульса напряжения понимают ее математическое ожидание [Valery F. Borisov, Oleg A. Komshilov Analisis of puls-tipe ionization detector signals as applied to count rate measurement methods, Nuclear instruments & methods in physics research? Section A, 1995, p.580-586], которое соответствует средней амплитуде импульса тока на входе спектрометрического усилителя (средней амплитуде тока ИКД).
Известен способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов напряжения, принятый авторами за прототип, включающий регистрацию импульсов тока ИКД с использованием спектрометрического усилителя, построение кривой интегрального амплитудного спектра и ее последующее дифференцирование [А.П. Цитович, Ядерная электроника, М., Энергоатомиздат, 1984, с.259-261].
Недостатком этого способа является большое время набора спектрометрической информации и низкая точность определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов напряжения, связанная с трудностью точного поддержания мощности реактора на фиксированном уровне в достаточно длительном процессе построения кривой интегрального амплитудного спектра.
Задачей изобретения является упрощение обработки спектрометрической информации, направленной на определение номинальной амплитуды спектрометрических импульсов напряжения.
Технический результат заключается в увеличении точности определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов напряжения с соответствующим сокращением времени обработки спектрометрической информации.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов напряжения на входе дискриминатора интенсиметра, включающем регистрацию импульсов тока ИКД с использованием спектрометрического усилителя, согласно изобретению определяют коэффициент усиления Ki спектрометрического усилителя, затем помещают ИКД в нейтронный поток, регистрируют с помощью цифрового осциллографа форму импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя на входном сопротивлении дискриминатора и сохраняют оцифрованную форму импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя с амплитудой Uвых на внешнем носителе, далее с помощью коэффициента Ki пересчитывают сохраненные данные и восстанавливают исходный импульс тока ИКД, интегрируют его по времени, вычисляют значение заряда в импульсе и рассчитывают нормирующий множитель по формуле:
Kq=q2/q1, где q1 - значение заряда, соответствующее исходному импульсу тока импульсной камеры деления, q2 - известное паспортное значение среднего заряда в импульсе используемой ИКД. Далее определяют номинальную амплитуду импульсов напряжения Uн посредством нормировки сохраненного выходного импульса напряжения спектрометрического усилителя с амплитудой Uвых с помощью множителя Kq по формуле: Uн=KqUвых.
Способ осуществляется следующим образом.
Предварительно определяют коэффициент усиления Ki спектрометрического усилителя. Для этого подают на его вход импульс тока с заданной амплитудой и сопоставляют эту амплитуду с соответствующей амплитудой тока на его выходе:
Ki=Iвых/Iвх;
где Iвх - амплитуда тока на входе усилителя тока;
Iвых - амплитуда тока на выходе усилителя тока.
Затем помещают ИКД в нейтронный поток и регистрируют с помощью цифрового осциллографа форму импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя, формируемого на входном сопротивлении R дискриминатора, на который нагружен спектрометрический усилитель. При регистрации устанавливают уровень запуска осциллографа такой величины, чтобы скорость счета была более 10 имп./с, устанавливают режим сбора данных с усреднением по 100-150 импульсам и сохраняют на внешнем носителе оцифрованную форму полученного импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя с амплитудой Uвых. Такой режим синхронизации обеспечивает быстрое (за 10-15 сек при скорости счета 10 имп./с) установление формы импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя. Скорость набора данных, необходимых для такого усреднения, растет пропорционально скорости счета, поэтому при потоке нейтронов, обеспечивающем скорость счета 104 имп./с, время набора данных сокращается примерно до 10 мс. По полученной форме выходного импульса напряжения с помощью коэффициента Ki пересчитывают сохраненные данные и восстанавливают исходный импульс тока по формуле:
Figure 00000001
,
где
f(t) - функциональная зависимость, отражающая изменение спектрометрического импульса во времени (форму импульса).
Этот исходный импульс является осреднением по 100-150 импульсам тока камеры деления, для которых амплитуда соответствующих импульсов напряжения на выходе спектрометрического усилителя превышает выбранный уровень запуска цифрового осциллографа.
Интегрируют исходный импульс тока по времени и вычисляют значение заряда в соответствии с формулой:
Figure 00000002
,
где q1 - значение заряда, соответствующее исходному импульсу тока импульсной камеры деления,
t0, t1 - время, соответствующее началу и окончанию импульса тока.
Рассчитывают нормирующий множитель по формуле:
Kq=q2/q1, где
q2 - известное паспортное значение среднего заряда в импульсе используемой ИКД.
Необходимость использования этого множителя объясняется тем, что при осциллографировании и оцифровке осредненного по выборке 100-150 импульсов спектрометрического импульса напряжения, его амплитуда Uвых будет зависеть от произвольно установленного уровня запуска осциллографа, а следовательно, и вычисленное по формуле (1) значение заряда будет соответствовать не среднему заряду q2 в импульсе тока ИКД, соответствующему импульсу тока со средней амплитудой, а некоему, в достаточной степени произвольному заряду q1, которому соответствует оцифрованный импульс напряжения с амплитудой Uвых, и который может быть как больше, так и меньше заряда q2, в зависимости от выбранного уровня запуска осциллографа. Нормирующий множитель Kq позволяет «привязать» амплитуду усредненного импульса напряжения (номинальное напряжение Uн) к измеренной амплитуде напряжения Uвых. Поэтому далее определяют номинальную амплитуду импульсов напряжения посредством нормировки полученного выходного импульса напряжения спектрометрического усилителя с помощью множителя Kq по формуле Uн=KqUвых.
Таким образом, при использовании данного способа существенно упрощается обработка спектрометрической информации как за счет сокращения времени обработки, поскольку отпадает необходимость в характерной для прототипа длительной процедуре набора данных для построения дискриминационной характеристики, так и за счет исключения необходимости жесткой стабилизации мощности реактора. Действительно, опыт показывает, что для построения кривой интегрального амплитудного спектра в прототипе при скорости счета 104 имп./с требуется порядка 30 минут, причем нужно строго следить за тем, чтобы мощность реактора была застабилизирована на одном уровне, что само по себе достаточно сложная задача. Необходимые данные в предлагаемом способе набираются, как уже отмечалось, в течение 10 мс, то есть практически мгновенно. Повышается также и точность определения Uн, которая в прототипе низка из-за отмеченных трудностей в стабилизации мощности реактора (погрешность в определении Uн может в отдельных случая достигать на практике 100%), а в предлагаемом способе определяется точностью паспортного значения среднего заряда в импульсе тока ИКД.
Для практической реализации предлагаемого способа имеются все необходимые технические средства - в качестве осциллографа может быть использован, например, TDS 2022 с возможностью усреднения по 128 импульсам и вывода оцифрованной информации на компьютер для дальнейшей ее обработки с помощью распространенных программных продуктов типа Excel или Mathcad.

Claims (1)

  1. Способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов напряжения на входе дискриминатора интенсиметра, включающий регистрацию импульсов тока импульсной камеры деления с использованием спектрометрического усилителя, отличающийся тем, что сначала определяют коэффициент усиления Ki спектрометрического усилителя, затем помещают импульсную камеру деления в нейтронный поток, регистрируют форму импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя на входном сопротивлении дискриминатора и сохраняют оцифрованную форму импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя с амплитудой Uвых на внешнем носителе, далее с помощью коэффициента Ki пересчитывают сохраненные данные и восстанавливают исходный импульс тока импульсной камеры деления, интегрируют его по времени, вычисляют значение заряда в импульсе и рассчитывают нормирующий множитель по формуле:
    Kq=q2/q1, где
    q1 - значение заряда, соответствующее исходному импульсу тока импульсной камеры деления,
    q2 - известное паспортное значение среднего заряда в импульсе используемой импульсной камеры деления,
    далее определяют номинальную амплитуду спектрометрических импульсов напряжения Uн на входе дискриминатора интенсиметра посредством нормировки сохраненного импульса выходного напряжения спектрометрического усилителя с амплитудой Uвых с помощью множителя Kq по формуле: Uн=KqUвых.
RU2013144113/07A 2013-10-01 2013-10-01 Способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов RU2546969C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144113/07A RU2546969C1 (ru) 2013-10-01 2013-10-01 Способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144113/07A RU2546969C1 (ru) 2013-10-01 2013-10-01 Способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013144113A RU2013144113A (ru) 2015-04-10
RU2546969C1 true RU2546969C1 (ru) 2015-04-10

Family

ID=53282378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144113/07A RU2546969C1 (ru) 2013-10-01 2013-10-01 Способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2546969C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4097330A (en) * 1977-01-10 1978-06-27 General Electric Company Instrumentation assembly for nuclear reactor
GB2177804A (en) * 1985-05-31 1987-01-28 Coulter Electronics Analysing and editing electrical pulses
RU2165674C1 (ru) * 2000-05-17 2001-04-20 Государственное предприятие Научно-исследовательский технологический институт им. А.П. Александрова Способ формирования спектрометрических импульсов и устройство для его осуществления (варианты)
RU2193245C2 (ru) * 2001-01-10 2002-11-20 Государственное предприятие Научно-исследовательский технологический институт им.А.П.Александрова Цифровой реактиметр

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4097330A (en) * 1977-01-10 1978-06-27 General Electric Company Instrumentation assembly for nuclear reactor
GB2177804A (en) * 1985-05-31 1987-01-28 Coulter Electronics Analysing and editing electrical pulses
RU2165674C1 (ru) * 2000-05-17 2001-04-20 Государственное предприятие Научно-исследовательский технологический институт им. А.П. Александрова Способ формирования спектрометрических импульсов и устройство для его осуществления (варианты)
RU2193245C2 (ru) * 2001-01-10 2002-11-20 Государственное предприятие Научно-исследовательский технологический институт им.А.П.Александрова Цифровой реактиметр

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013144113A (ru) 2015-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6473509B2 (ja) シンチレーションパルスデジタル化方法
JP5815532B2 (ja) 放射線検出器によって供給される信号を処理するためのデバイス
JP5611357B2 (ja) 放射線計測装置
EP3073292B1 (en) Method and system for recovering scintillation pulse information
CN108427135A (zh) 基于温度修正的高稳定小型γ探测系统及增益稳定方法
Ruiz-Gonzalez et al. Maximum-likelihood estimation of scintillation pulse timing
WO2019025479A1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR COUNTING MULTIPLICITY OF PULSES COMPRISING DEATH TIME CORRECTION
Petrovič et al. Efficient reduction of piled-up events in gamma-ray spectrometry at high count rates
US7388210B2 (en) Enhanced processing circuit for spectrometry system and spectrometry system using same
RU2546969C1 (ru) Способ определения номинальной амплитуды спектрометрических импульсов
Elter et al. Performance of Higher Order Campbell methods, Part II: calibration and experimental application
CN115980815A (zh) 闪烁脉冲的能量获取方法、装置、电子设备及存储介质
CN114167473A (zh) 一种复杂环境个人剂量当量测量系统
Zocca et al. A Smart Reset Circuit for Low-Noise Preamplifiers of X-$\gamma $ Ray Sensor Signals
WO2008060670A2 (en) Low noise voltage-to-frequency conversion apparatus and method for quantum measurements
Bray et al. The Data Acquisition System for Phase-III of the BeEST Experiment
Allwork et al. The effect of digitizer properties on the pulse shape discrimination perrformance of CLYC
CN118210011A (zh) 闪烁脉冲的数字化方法、装置、电子设备及存储介质
Pourashraf et al. Pulse Shape Discrimination and Energy Measurement in Phoswich Detectors Using Gated-Integrator Circuit
Ranucci et al. A sampling board optimized for pulse shape discrimination in liquid scintillator applications
Anderson et al. Digital waveform analysis techniques for pixelated semiconductor detectors
Du et al. Analysis of digital timing methods with DRS4 module
Mosbah et al. Performance assessment of amplification and discrimination electronic devices for passive neutron measurements
Ivanova et al. Gamma-ray spectrometer with high event processing rate
Saxena et al. Signal-to-noise analysis in count rate dependent adaptive digital pulse processing for gamma-ray spectroscopy